بررسی عددی جریان نانو سیال در کویتی مربعی با دیوار کج با زاویه های مختلف

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

2 استادیار،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

3 دانشیار ،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

در این پژوهش جابجایی ترکیبی درون یک محفظه مربعی بسته مورد بررسی قرار گرفت. هندسه این محفظه به صورت چهار ضلعی با ابعاد یکسان که به صورت کج قرار گرفته است و دو ضلع بالا و پایین عایق می باشد و ضلع سمت چپ گرم و سمت راست سرد می باشد در نظر گرفته می شود. اثر تغییر زاویه دیواره محفظه در چند زاویه خاص(θ)، تغییرات نسبت حجمی نانو ذرات در اعداد رینولدز 10 و 100 و در اعداد ریچاردسون 0.1 و 1 در محدوده جریان آرام به صورت دو بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. سیال پایه آب و مخلوط نانو سیال همگن در نظر گرفته می شود. برای حل معادلات ناویراستوکس و انرژی گسسته و معادلات به صورت عددی حل شدند. معادلات گسسته سازی شده به کمک کد نویسی در نرم افزار فرترن حل شدند. نتایج به صورت توزیع عدد ناسلت، کانتور دما، کانتور جریان و بردار سرعت در حلات های مختلف ارایه گردیده است. نتایج نشان داد که با افزایش کسر حجمی نانو ذرات در سیال پایه، افزایش عدد رینولدز عدد بی بعد ناسلت افزایش می یابد. افزایش عدد ریچاردسون به خصوص در اعداد رینولدز بالا منجر به افزایش محسوس عدد ناسلت می شود. همچنین بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به زاویه 90 درجه می باشد.

کلیدواژه‌ها


 [1] Abdulkadhim, A., mejbel Abed, I., & mahjoub Said, N. (2021). An exhaustive review on natural convection within complex enclosures: Influence of various parameters. C.J of P, 74, 365-388..
[2]  Kishor, V., Belekar, A., Srivastava, A., & Singh, S. (2022). Simultaneous mapping of buoyancy-induced flow and temperature fields using thermographic PIV. E. H. T, 1-21.
[3]  Turkyilmazoglu, M. (2022). Exponential nonuniform wall heating of a square cavity and natural convection. C.J of P, 77, 2122-2135.
[4]  Harish, R., & Sivakumar, R. J. P. T. (2021). Effects of nanoparticle dispersion on turbulent mixed convection flows in cubical enclosure considering Brownian motion and thermophoresis. P.T, 378, 303-316..
[5]  Bawazeer, S., Mohamad, A. A., & Oclon, P. (2019). Natural convection in a differentially heated enclosure filled with low Prandtl number fluids with modified lattice Boltzmann method. International J. of H.&MT, 143, 118562.
[6]  Prasopchingchana, U. (2022). Direct numerical simulation of natural convection in a square cavity at high Rayleigh numbers via the Lagrange interpolating polynomial scheme. Int. J. T. S., 172, 107276.
[7]  Seo, Y. M., Luo, K., Ha, M. Y., & Park, Y. G. (2020). Direct numerical simulation and artificial neural network modeling of heat transfer characteristics on natural convection with a sinusoidal cylinder in a long rectangular enclosure. Int. J. H.&MT, 152, 119564.
[8]  Chakraborty, P., & Basu, S. (2021). Structural, electrical and magnetic properties of Er doped YCrO3 nanoparticles. M.C& P, 259, 124053.
[9] Jahanshahi, M., Hosseinizadeh, S. F., Alipanah, M., Dehghani, A., & Vakilinejad, G. R. (2010). Numerical simulation of free convection based on experimental measured conductivity in a square cavity using Water/SiO2 nanofluid. Int commun. in H.&MT, 37(6), 687-694.
[10]Aminossadati, S. M., & Ghasemi, B. (2011). Natural convection of water–CuO nanofluid in a cavity with two pairs of heat source–sink. Int. Commun. in H.&MT, 38(5), 672-678.
[11]Sheikhzadeh, G. A., & Nazari, S. (2013). Numerical study of natural convection in a square cavity filled with a porous medium saturated with nanofluid.
[12] Bourantas, G. C., Skouras, E. D., Loukopoulos, V. C., & Burganos, V. N. (2014). Heat transfer and natural convection of nanofluids in porous media. Europ. J. M.-B/Fluids, 43, 45-56.
[13] Heidary, H., Hosseini, R., Pirmohammadi, M., & Kermani, M. J. (2015). Numerical study of magnetic field effect on nano-fluid forced convection in a channel. J. M.& M.M, 374, 11-17.
[14] Mousavi, S. V., Sheikholeslami, M., & Gerdroodbary, M. B. (2016). The Influence of magnetic field on heat transfer of magnetic nanofluid in a sinusoidal double pipe heat exch.. Chem. Eng.R & D, 113, 112-124.
[15] Wang, T., Huang, Z., & Xi, G. (2017). Entropy generation for mixed convection in a square cavity containing a rotating circular cylinder using a local radial basis function method. Int. J. H.&MT, 106, 1063-1073.
[16] Selimefendigil, F., Öztop, H. F., & Chamkha, A. J. (2017). Analysis of mixed convection of nanofluid in a 3D lid-driven trapezoidal cavity with flexible side surfaces and inner cylinder. Int. Commun. in H.&MT, 87, 40-51.
[17] Alsabery, A. I., Tayebi, T., Kadhim, H. T., Ghalambaz, M., Hashim, I., & Chamkha, A. J. (2021). Impact of two-phase hybrid nanofluid approach on mixed convection inside wavy lid-driven cavity having localized solid block. J. of A.R., 30, 63-74.
[18] Hossain, R., Azad, A. K., Hasan, M. J., & Rahman, M. M. (2022). Thermophysical properties of Kerosene oil-based CNT nanofluid on unsteady mixed convection with MHD and radiative heat flux. Engineering Science and Technology, an Int. J., 35, 101095.
[19] Cheng, T. S., & Liu, W. H. (2010). Effect of temperature gradient orientation on the characteristics of mixed convection flow in a lid-driven square cavity. C. & F, 39(6), 965-978.