به‌کارگیری نانوسیال مس-آب به منظور بهبود عملکرد سامانه های خنک کننده با مکانیسم انتقال گرما جابه جایی آزاد

در مطالعه حاضر، انتقال گرما جابه جایی آزاد یک محفظه l- شکل پر شده با نانوسیال آب و مس، به منظور بررسی اثر مولفه های گوناگون مانند نسبت اندازه‌ای محفظه ، کسر حجمی نانوذره‌های مس و عدد رایلی، بر ضریب انتقال گرما، توزیع دما و سرعت مورد مطالعه قرار گرفته است. معادله‌های حاکم بر جریان سیال، شامل معادله‌های پیوستگی، مومنتوم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود حل شده اند. نتیجه‌ها نشان می دهد که در اعداد رایلی بالا، مکانیسم غالب در انتقال گرما، از رسانش به جابه جایی آزاد تغییر می‌کند و بیشینه ضریب انتقال گرما کاهش می یابد. در حالی که در اعداد رایلی پایین، سیال در  بخش افقی محفظه، بدون حرکت است و مکانیسم غالب انتقال گرما، رسانش است. انتقال از هدایت به جابه جایی آزاد در اعداد رایلی در گستره 105 تا 106رخ می دهد. همچنین حضور نانوذره‌های مس برای تمامی مقدارهای عدد رایلی، منجر به افزایش ضریب انتقال گرما می شود.افزون بر این نتیجه‌های به‌دست آمده از شبیه سازی بیانگر از آن است که قرارگیری تعدادی پره در محفظه، ضریب انتقال گرما را به طور چشمگیری افزایش می دهد. نتیجه‌ها نشان داد  افزودن سه پره در ساختار محفظه در شرایط اندازه‌ای  0.4، کسر حجمی نانوذره 0.1 و عدد رایلی 106، ضریب انتقال گرما را از w /m2 k  984.3 بهk /m2 w 1093.8 افزایش می دهد.

application of copper-water nanofluids to improve the heat transfer performance of cooling system via free convection mechanism

in the present study, the natural convection heat transfer in a l-shape enclosure, filled with copper-water nanofluid is investigated by considering the effect of different factors such as aspect ratio, volume fraction of copper nanoparticles and rayleigh number on the heat transfer coefficient, temperature and velocity distributions. all governing equations are solved by finite volume method. the results indicated that at high rayleigh number, the dominant heat transfer mechanism will change from conduction to free convention and the maximum heat transfer coefficient will decrease. while at low rayleigh numbers, the fluid in the horizontal part of the enclosure is approximately static and the predominant mechanism of heat transfer is conduction. the transition of conduction mechanism to free convection occurs at rayleigh number in the range of 105 to 106. also, the presence of copper nanoparticles, leads to significant enhancement in the heat transfer coefficient, for all values of rayleigh number. in addition, the simulation results indicate that inclusion of a number of pins inside the enclosure has a significant effect on increasing the heat transfer coefficient. the achieved results indicated that inserting three fins in the structure of enclosure at aspect ratio of 0.4, nano particle volume fraction of 0.1 and rayleigh number of 106 enhances the heat transfer coefficient from 984.3 to 1093.8 w/m2.k.