چکیده
تمرکز اصلی این پژوهش بر روی شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت اجباری و آرام نانوسیال آب/مس در داخل یک محفظه باز شبه دایروی با نواحی مختلف انتقال حرارت با زاویه 45 درجه است. برای بررسی استفاده از بسترهای جدید انتقال حرارت در افزایش راندمان انتقال حرارت، در این پژهش از نانوسیال آب/مس در کسر حجمی 0-6 درصد نانوذره جامد استفاده میشود. هدف اصلی این پژوهش تعیین موقعیت مناسب با افزایش انتقال حرارت بهینه در یک محفظه باز دایروی شکل است. بدین منظور جریان اجباری نانوسیال برای اعداد رینولدز 10، 50 و 100 مورد بررسی قرار می گیرد. از طرفی نواحی گرم قرار گرفته شده در بخش منحنی شکل محفظه باز برای هر یک از حالات تفکیک شده است. نتایج این تحقیق نشان میدهند که به علت اینکه سرعت سیال پایین است بخش  بیشتر جریان به واسطه همرفت طبیعی  در ناحیه سطح گرم به علت اختلاف چگالی جابجا می شود . در این نواحی سطوح گرم باعث تقویت گردش جریان می شود. جریان به واسطه افزایش ممنتوم بهبود یافته وگرادیانهای دمایی یا توزیع یکنواختری  در محفظه همرا است و ایجاد نواحی واقع در بخشهای گرم محفظه کاهش یافته است در بین کانتورهای عددی بررسی نواحی W4،w2   دارای بهترین توزیع حرارتی هستند. جدایش جریان اثرات مهمی دارد تغییرات کسر حجمی نانو ذره جامد بر روی رفتار ضریب اصطکاک مهم می شود و حتی افزایش کسر حجمی نانو ذره جامد باعث کاهش ضریب اصطکاک در  مقایسه با سیال آب خالص می شود. این رفتار برای نواحی w2 و W3 آشکار است برای نواحی  1W و w4 به علت برخورد سیال با سرعت بالای تغییرات ضریب با کسر حجمی نانو ذره جامد ناچیز است. با افزایش عدد رینولدز و غالب شدم ممنتوم سیال در مقایسه با نیروی لزجت رفتار فوق کاهش می یابد. در مجموع بهترین انتقال حرارت با  وجود نانو ذره بالاتر در کسر حجمی به ترتیب 6، 4، 2 و 0 درصد اتفاق می افتد که افزایش انتقال حرارت با وجود نانو ذرات جامد در مقایسه با سیال آب خالص برای حدود 8 تا 19  درصد کلیه اعداد رینولدز  میسر خواهد بود.
واژه های کلیدی: محفظه باز، انتقال حرارت توام، مطالعه عددی، نانوسیال
 
فهرست مطالب

فصل اول ح
1-1     مقدمه 1
1-1-1- روش‌های غیرفعال    3
1-1-1-1- سطوح زبر...........    3
1-1-1-2- افزودنی‌ها به سیالات    4
1-1-1-3- هدایت ناشی از حرکت براونی    5
1-1-1-4- لایه سازی مایع در سطح مشترک آن با ذره جامد    6
1-1-1-5- انتقال حرارت توسط فونون‌ها    6
1-1-1-6- تأثیر خوشه‌ای شدن نانوذرات    6
1-2- کاربرد نانوسیال8
1-2    کاربرد محفظه ها10
1-3    اهداف تحقیق 13
1-3- ساختار کلی تحقیق 14
فصل دوم 15
2-1    بررسی های  انجام شده پیرامون انتقال حرارت جابجایی آمیخته    16
شکل ‏2 1-شماتیک هندسهی بررسی شده توسط شریف ]14[    18
شکل ‏2 2-شماتیک مسئلهی مورد بررسی توسط معلمی و چانگ‎    20
شکل ‏2 3-هندسه مورد بررسی توسط بیلگن ]16[    21
شکل ‏2 4-هندسه مورد بررسی در تحقیق چارازد و سمیر ]17[    22
شکل ‏2 5-هندسه مورد بررسی در کار سان و همکاران ]18[    23
شکل ‏2 6-هندسه مورد بررسی در کار محمودی و همکاران ]20[    24
فصل سوم 28
3-1    مقدمه 29
3-2    معادلات حاکم 32
3-1    فرضیات 35
فصل چهارم 39
4-1    بحث و ارایه نتایج 40
فصل پنجم 63
5-1    جمع‌بندی نتایج  و  پیشنهادی آینده    64
5-2    پیشنهادهای آینده 66

فهرست شکل ها
شکل ‏1 1-کاربرد محفظه ها در صنایع الکترونیکی    11
شکل ‏1 2-کاربرد محفظه ها در ترانس ها    12
شکل ‏1 3-کاربرد محفظه ها در  باکسه ای شیشه ای    12
شکل ‏1 4-کاربرد محفظه ها در مخازن گاز    13
شکل ‏2 1-شماتیک هندسهی بررسی شده توسط شریف ]14[    18
شکل ‏2 2-شماتیک مسئلهی مورد بررسی توسط معلمی و چانگ‎0    20
شکل ‏2 3-هندسه مورد بررسی توسط بیلگن ]16[    21
شکل ‏2 4-هندسه مورد بررسی در تحقیق چارازد و سمیر ]17[    22
شکل ‏2 5-هندسه مورد بررسی در کار سان و همکاران ]18[    23
شکل ‏2 6-هندسه مورد بررسی در کار محمودی و همکاران ]20[    24
شکل ‏2 7-هندسه مورد بررسی در کار محمودی و همکاران ]21[    25
شکل ‏2 8-هندسه مورد بررسی در کار فاتیح و همکاران ]24[    26
شکل ‏2 9-هندسه مورد بررسی در کار گوپتا و همکاران ] 24[    27
شکل ‏3 1-هندسه معرفی شده در این تحقیق و ابعاد فیزیکی آن    29
شکل ‏3 2-معرفی نواحی و حالات مختلف مورد بررسی در این پژوهش    30
شکل ‏3 3-تصویر همگرایی مساله مورد بررسی    35
شکل ‏3 4-تصویر هندسه شبکه بندی شده    38
شکل ‏4 1-توزیع دما در خط وسط محفظه در عدد رایلی 189000 و پرانتل 71/0 و عدد ناسلت میانگین در رینولدز 100 و رایلی 147000    41
شکل ‏4 1-کانتورهای خطوط جریان سیال برای نواحی گرم مختلف برای Re=10    42
شکل ‏4 1-کانتورهای  خطوط جریان برای Re=100  در کسر حجمی 0 و 6 درصد نانو ذره جامد    43
شکل ‏4 1-کانتورهای دما ثابت برای موقعیت نواحی گرم مختلف در Re=50    44
شکل ‏4 1-کانتورهای خطوط دما ثابت در نواحی گرم و کسر حجمی مختلف برای Re=100    46
شکل ‏4 1-نمودارهای ضریب اصطکاک موضعی برای نواحی گرم مختلف در Re=10    47
شکل ‏4 1-نمودارهای موضعی ضریب اصطکاک برای Re=100    48
شکل ‏4 1- نمودارهای ضریب اصطکاک متوسط بر روی نواحی گرم مختلف در کسر حجمی 0-6 درصد    50
شکل ‏4 1-نمودارهای عدد ناسلت موضعی در عدد رینولدز 10    51
شکل ‏4 1-نمودارهای عدد ناسلت موضعی برای عدد رینولدز 100    52
شکل ‏4 1-نمودارهای عدد ناسلت متوسط برای کسر حجمی و اعداد رینولدز مختلف    53
شکل ‏4 1-نمودارهای موضعی شار حرارتی جذب شده توسط سیال در Re=10    54
شکل ‏4 1-نمودارهای شار حرارتی سطح گرم برای نواحی مختلف در Re=100    55
شکل ‏4 1-تغییرات شار حرارتی بر روی سطح گرم W1 و W2وW3 و W4    57
شکل ‏4 1-نمودارهای آنتروپی در کسر حجمی مختلف نانو ذره جامد    58
شکل ‏4 16-نمودارهای آنتروپی تولیدی برای نواحی گرم مختلف در Re=100    59
شکل ‏4 1-تغییرات آنتروپی تولیدی برای اعداد رینولدز نواحی گرم مختلف    60
شکل ‏4 1-نمودارهای دمای بی بعد در خط مرکزی عمودی محفظه    61
شکل ‏4 19- تغییرات دمای عمودی بی بعد در راستای X=0.5    62

فهرست جداول
 شماره جدول    عنوان جدول    صفحه
جدول ‏1 1 طبقه‌بندی روش‌های انتقال حرارت [3]    2
جدول ‏3 1:  خواص سیال آب نانوذرات مس [80، 81]    31
جدول ‏3 2: خواص نانوسیال آب/مس برای جریان در کسر حجمیهای مختلف    32
جدول ‏3 3-مقادیر عدد ناسلت متوسط و درصد افزایش آن در مقایسه با سیال پایه    36

---

برچسب ها: محفظه باز انتقال حرارت توام مطالعه عددی نانوسیال

وورد و قابل ویرایش می باشد