بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال آب-مس روی یک گوه دما ثابت با استفاده از معادلات لایه مرزی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

2 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان

چکیده

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام ناشی از حرکت نانوسیال آب-مس بر روی یک گوه به روش عددی بررسی در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری آرام ناشی از حرکت نانوسیال آب-مس بر روی یک گوه به روش عددی بررسی شده است. برای این منظور معادلات مومنتوم و انرژی با تقریب لایه مرزی ساده شدهاند و سپس با معرفی پارامتر تشابهی مناسب معادلات با مشتق جزیی به معادلات دیفرانسیل با مشتق معمولی تبدیل شده‌اند و در نهایت به روش عددی کلر- باکس و اختلاف محدود به صورت ضمنی حل شده‌اند. اثر درصد حجمی نانوذرات و زاویه گوه بر روی میدان جریان، ضریب اصطکاک و میزان انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج عددی برای پروفیل‌های بی‌بعد سرعت و دما، ضریب اصطکاک محلی و نوسلت محلی بدست آمده‌اند. با افزودن نانوذرات، ضخامت لایه مرزی هیدرودینامیکی کاهش و ضخامت لایه مرزی حرارتی افزایش یافته‌ است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات ضریب اصطکاک و نوسلت را افزایش می‌دهد و افزایش زاویه گوه نیز همین رفتار را بر روی پارامترهای مورد نظر دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] آقانجفی س، سعیدی ع (1392) حل عددی اثر میدان مغناطیسی یکنواخت بر انتقال حرارت جابجایی آزاد از روی صفحه‌ای عمودی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها  75-65 :(2)3.

[2] تطهیری غ‌ر، پوریوسفی غ‌ح، دوست محمودی ع‌ر، میرزایی م (1392) بررسی تجربی اثر مانع دی الکتریک در سرعت القایی در لایه مرزی هوای ساکن با مقایسه باد کرونا پلاسمای DBD جریان مستقیم و متناوب. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 110-103 :(4)3.

[3] فلاح پور ن، حقیری ع، مانی م، کلانتری م ح (1394) بررسی تجربی لایه مرزی روی یک ایرفویل مافوق بحرانی نوسانی (پیچ) در جریان تراکم پذیر با استفاده از سنسورهای فیلم داغ. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 184-173 :(3)5.

[4] White FM (1993) Fluid mechanics. 3rd edn. McGraw-Hill, New York.

[5] Sakinda BC (1961) Bouundary layer behavior on continuous solid surface: II. Boundary layer behavior on continuous flat surface. AIChE J 7 (1): 221-225.

[6] Aydin O, Kaya A (2005) Laminar boundary layer flow over a horizontal permeable flat plate. Applied Mathematics and Computation A 161: 229-240.

[7] Steinrück H (2001) A review of the mixed convection boundary-layer flow over a horizontal cooled plate. GAMM Mitteilung Heft 2: 127-158.

[8] Kays WM, Crawford ME (1993) Convective heat and mass transfer. 3rd edn. McGraw-Hill, New York.

[9] ضیائی­راد م، کسایی­پور ع (1393) مطالعه عددی حل تشابهی جریان لایه مرزی جابجایی ترکیبی برای نانوسیال آب- مس از روی یک صفحه افقی. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک تربیت مدرس شاره‌ها 198-190 :(12)14.

[10] Khan WA, Culham R, Haq RU (2015) Heat transfer analysis of MHD water functionalized carbon nanotube flow over a static/moving wedge. J Nanomater 2015(112): 1-13.

[11] Rahman MM, Rosca AV, Pop I (2015) Boundary layer flow of a nanofluid past a permeable exponentially shrinking surface with convective boundary condition using Buongiorno’s model. Int J Numer Method H 25(2): 299-319.

[12] Hayat T, Muhammad T, Shehzad SA, Alsaedi A (2015) Similarity solution to three dimensional boundary layer flow of second grade nanofluid past a stretching surface with thermal radiation and heat source/sink. AIP Advances 5(1): 017107.

[13] Farooq U, Zhao YL, Hayat T, Alsaedi A, Liao SJ (2015)Application of the HAM-based Mathematica package BVPh 2.0 on MHD Falkner–Skan flow of nano-fluid. Comput Fluids 111: 69-75.

[14] Grosan T, Pop I (2011) Axisymmetric mixed convection boundary layer flow past a vertical cylinder in a nanofluid. Int J Heat Mass Tran 54(15): 3139-3145.

[15] Dinarvand S, Abbassi A, Hosseini R, Pop I (2015) Homotopy analysis method for mixed convective boundary layer flow of a nanofluid over a vertical circular cylinder. Therm Sci 19(2): 549-561.

[16] Maxwell JC (1873) A treatise on electricity and magnetism. Clarendon Press, Oxford.

[17] Choi US (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. ASME FED 231: 99-103.

[18] Masuda H, Ebata A, Teramae K, Hishinuma N (1993) Alteration of thermal conductivity and viscosity of liquid by dispersing ultra-fine particles. (Dispersion of Al2O3, SiO2, and TiO2 Ultra-fineParticles) Netsu Bussei 4: 227.

[19] Pak B, Cho YI  (1998) Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles. Exp Heat Transfer 11(2): 151-170.

[20] Ishak A,  Nazar R, Pop I (2010) MHD mixed convection boundary layer flow towards a stretching vertical surface with constant wall temperature. Int J Heat Mass Tran 53: 5330-5334.

[21] Ishak A,  Nazar R, Bachok N, Pop I (2010) MHD mixed convection flow adjacent to a vertical plate with prescribed surface temperature. Int J Heat Mass Tran 53: 4506-4510.

[22] Rana P, Bhargava R (2011) Numerical study of heat transfer enhancement in mixed convection flow along a vertical plate with heat source/sink utilizing nanofluids. Comm Nonlinear Sci Numer Simulat 16(11): 4318-4334.

[23] Rana P, Bhargava R (2012) Flow and heat transfer of a nanofluid over a nonlinearly stretching sheet: A numerical study. Comm Nonlinear Sci Numer Simulat 17: 212-226.

[24] Mahdy A (2012) Unssteady mixed convection boundary layer flow and heat transfer of nanofluids due to stretching sheet. Nucl Eng Des 249: 248-255.

[25] Brinkman HC, (1952) The viscosity of concentrated suspensions and solution, The Journal of Chemical Physics,  Vol. 20, No. 4, pp. 571-581.

[26] Maxwell JC (1873) A treatise on electricity and magnetism, , Oxford University Press, Cambridge, UK,  II: 54.

[27] Abu-Nada E, Masoud Z, Hijazi A (2008)  Natural convection heat transfer enhancement in horizontal concentric annuli using nanofluids. Int Commun Heat Mass 35(5): 657-665.

[28] Hoffmann KA, Chiang ST (2000) Computational fluid dynamics. Wichita.

[29] Jones DR (1973) Free convection from a semi-infinite plate inclined at a small angle. Quart. J Mech Appl Math 26: 77-98.