شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال متشکله از آب و نانو لوله کربنی FMWNT در یک ریزکانال تحت میدان مغناطیسی در رژیم جریان لغزشی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، اصفهان، ایران.

چکیده

جابجایی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال تشکیل شده از آب و نانو ذرات FMWNT در یک ریزکانال دو بعدی به صورت عددی مورد بررسی قرار می گیرد. دیواره ی پایینی ریزکانال کاملا عایق و دیواره ی بالایی فقط در قسمت ورودی عایق حرارتی است و مابقی آن نیز تحت تاثیر شار حرارتی ثابت می باشد. همچنین یک میدان مغناطیسی با قدرت ثابت B0 روی آن اعمال می شود. شرط مرزی سرعت لغزشی در طول دیواره های ریزکانال در نظر گرفته می شود. معادلات ناویر-استوکس گسسته سازی شده و سپس به کمک یک کد کامپیوتری به صورت عددی حل می شوند. نتایج در قالب پروفیلهای سرعت، دما و عدد ناسلت ارائه می شوند. در کار حاضر اثر میدان مغناطیسی بر سرعت لغزشی سیال مجاور دیوار ریزکانال برای نخستین بار بررسی می شود. همچنین استفاده از نانوسیال متشکله از آب و نانو لوله کربنی (FMWNT) به عنوان سیال عامل در ریزکانال از جمله دیگر دستاوردهای پژوهش حاضر است. مشاهده گردید که افزایش قدرت میدان مغناطیسی منجر به افزایش قابل توجهی در مقدار سرعت لغزشی می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Saidur R, Leong KY, Mohammad HA (2011) A review on applications and challenges of nanofluids. Renew Sust Energ Rev 15: 1646-1668.

[2] Khanafer K, Vafai K (2012) A critical synthesis of thermophysical characteristics of nanofluids. Int J Heat Mass Tran 54: 4410-442.

[3] Mangrulkar CK, Kriplani VM )2013( Nanofluid Heat Transfer-A Review. Ijet 54: 1710-1714.

[4] Tahir S, Mital M (2012) Numerical investigation of laminar nanofluid developing flow and heat transfer in a circular channel. Appl Therm Eng 39: 8-14.

[5] Ahmed MA, Shuaib NH, Yusoff MZ, Al-Falahi AH (2011) Numerical investigations of flow and heat transfer enhancement in a corrugated channel using nanofluid. Int Commun Heat Mass 38: 1368-1375.

[6] Ahmed MA, Shuaib NH, Yusoff MZ (2012)  Numerical investigations on the heat transfer enhancement in a wavy channel using nanofluid. Int J Heat Mass Tran 55:  5891-5898.

[7] Tullius JF, Vajtai R, Bayazitoglu Y (2011) A review of cooling in microchannels. Heat Transfer Eng 32: 527-541.

[8] Choi S.U.S (1995)  Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. J Fluid Eng-T Asme 231: 99-105.

[9] Xu D, Pan L (2006) Numerical study of nanofluid flow and heat transfer in microchannels. Int J Nanosci 5: 747-752.

[10] Koo J, Kleinstreuer C (2005) Laminarnanofluid flow in microheat-sinks. Int J Heat Mass Tran 48: 2652-2661.

[11] Jang S.P, Choi S.U.S (2006)  Cooling performance of a microchannel heat sink with nanofluids. Appl Therm Eng 26: 2457-2463.

[12] Chein R,Huang G (2005) Analysis of microchannel heat sink performance using nanofluids. Appl Therm Eng 25: 3104-3114.

[13] Abbassi H, Aghanajafi C (2006) Evaluation of heat transfer augmentation in a nanofluid-cooled microchannel heat sink. J Fusion Energ 25: 187-196.

[14] Tsai T.H, Chein R (2007)  Performance analysis of nanofluid-cooled microchannel heat sinks. Int J Heat Fluid Fl 28: 1013-1026.

[15] Chein R, Chuang J (2007) Experimental microchannel heat sink performance studies using nanofluids. Int J Therm Sci 46: 57-66.

[16] Jung JY, Oh HS, Kwak HY (2009) Forced convective heat transfer of nanofluids in micro channels. Int J Heat Mass Tran 52: 466-472.

[17] Bhattacharya P, Samanta AN, Chakraborty S (2009) Numerical study of conjugate heat transfer in rectangular micro channel heat sink with Al2O3–H2O nano-fluid. Heat Transfer Eng 45: 1323-1333.

[18] Pendalwar SP, Bhandarkar UV, Prabhu SV (2009) Experimental and numerical investigation on convective heat transfer coefficient for the turbulent flow through pipe using nanofluid. Int J Micro Nano Sys 1: 9-14.

[19] Goodarzi M, Safaei MR, Karimipour A, Hooman K, Dahari M, Kazi SN, Sadeghinezhad E (2014)  Comparison of the finite volume and lattice boltzmann methods for solving natural convection heat transfer problems inside cavities and enclosures. Abstr Appl Anal 2014(8): 1-15.

[20] Karimipour A, Afrand M, Akbari M, Safaei M.R (2012) Simulation of fluid flow and heat transfer in the inclined enclosure. World Acad Sci Eng Technol 61: 435-440.

[21] Bird G (1994) Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flows. Oxford.

[22] Karimipour A, Nezhad AH, D’Orazio A, Shirani E (2013) The effects of inclination angle and Prandtl number on the mixed convection in the inclined lid driven cavity using lattice Boltzmann method. J Theoret Appl Mech 51: 447-462.

[23] Karimipour A, Nezhad AH, D’Orazio A, Shirani E (2012) Investigation of the gravity effects on the mixed convection heat transfer in a microchannel using lattice Boltzmann method. Int J Therm Scie 54: 142-152.

[24] Raisi A,Ghasemi B, Aminossadati SM (2011) A numerical study on the forced convection of laminar nanofluid in a microchannel with both slip and no-slip conditions. Numer Heat Tr A-Appl 59: 114-129.

[25] Mital M (2013) Analytical analysis of heat transfer and pumping power of laminar nanofluid developing flow in microchannels. Appl Therm Eng 50: 429-436.

[26] Akbarinia A, Abdolzadeh M, Laur R (2011) Critical investigation of heat transfer enhancement using nanofluids in microchannels with slip and non-slip flow regimes. Appl Therm Eng 31: 556-565.

[27] Mah W.H, Hung Y.M, Guo N (2012) Entropy generation of viscous dissipative nanofluid flow in microchannels. Int J Heat Mass Tran 55: 4169-4182.

[28] Singh PK, Harikrishna PV, Sundararajan T, Das SK (2012) Experimental and numerical investigation into the hydrodynamics of nanofluids in microchannels. Exp Therm Fluid Sci 42: 174-186.

[29] Yang YT, Lai FH (2011) Numerical study of flow and heat transfer characteristics of alumina-water nanofluids in a microchannel using the lattice Boltzmann method. Int Commun Heat Mass 38: 607-614.

[30] Ellahi R (2013) The effects of MHD and temperature dependent viscosity on the flow of non-Newtonian nanofluid in a pipe: Analytical solutions. Appl Math Model 37: 1451-1467.

[31] Ghasemi B, Aminossadati SM, Raisi A (2011)  Magnetic field effect on natural convection in a nanofluid-filled square enclosure. Int J Therm Sci 50: 1748-1756.

[32] Sheikholeslami M, Gorji-Bandpy M, Ganji DD, Soleimani S, Seyyedi SM (2012) Natural convection of nanofluids in an enclosure between a circular and a sinusoidal cylinder in the presence of magnetic field. Int Commun Heat Mass 39: 1435-1443.

[33] Zheng L, Niu J, Zhang X, Gao Y (2012) MHD flow and heat transfer over a porous shrinking surface with velocity slip and temperature jump. Math Comput Model 56 (5–6): 133-144.

[34] Aminossadati SM, Raisi A, Ghasemi B (2011)  Effects of magnetic field on nanofluid forced convection in a partially heated microchannel. Int J Nonlinear Mech 46: 1373-1382.

[35] Amrollahi A, Rashidi AM (2010) Convection heat transfer of functionalized MWNT in aqueous fluids in laminar and turbulent flow at the entrance region. Int Commun Heat Mass 37: 717-723.

[36] Mahmoudi AH, Pop I, Shahi M (2012) Effect of magnetic field on natural convection in a triangular enclosure filled with nanofluid. Int J Therm Sci 59: 126-140.