انتقال گرمای نانوسیال در یک کانال دارای میدان مغناطیسی و مانع متخلخل با استفاده از مدل دارسی-برینکمن - فرچهیمر در روش شبکه‌ بولتزمن

در این پژوهش، انتقال گرمای نانوسیال در یک کانال در حضور میدان مغناطیسی خارجی و مانع متخلخل شبیه سازی و تجزیه و تحلیل می شود. برای شبیه سازی میدان جریان درون مانع متخلخل، مدل دارسی-برینکمن-فرچهیمر در روش شبکۀ بولتزمن اعمال می شود. سپس، با استفاده از روش طراحی آزمایشات، اثر متغیرهای موثر بر میزان انتقال گرما مطالعه میشود. نتایج نشان می دهد که نوع نانوذرات با سهم 62.79 درصد، بیشترین تاثیر را بر میزان تبادل گرما دارد. متغیرهای دوم و سوم، اندازۀ مانع متخلخل و عدد رینولدز به ترتیب با سهم 20.71 و 7.58 درصد است. سهم عدد هارتمن و کسرحجمی نانوذرات نیز در حدود 9درصد برآورد میشود. با وجود این، مشاهده میشود که در مسئلۀ حاضر، تاثیر ضریب تخلخل، جنس و عدد دارسی مانع بر مقدار عدد ناسلت میانگین ناچیز است.

Heat Transfer of Nanofluid in a Channel with Magnetic Field and Porous Obstacle using the Darcy-Brinkman-Forchheimer Model in the LBM Method

In this study, heat transfer of nanofluid in a channel with an externally–applied magnetic field and a porous obstacle is simulated and discussed. To simulate the flow field inside the obstacle, the Darcy–Brinkman–Forchheimer model is implemented in the LBM method. Thereafter, effects of influencing parameters on the heat transfer rate are analyzed utilizing the experimental design method. The results show that the nanoparticles type has the greatest effect on the heat transfer with the contribution ratio of 62.79%. The second and the third parameters are the obstacle size and the Reynolds number, with the contribution ratios of 20.71% and 7.58%, respectively. The contribution ratios of the Hartmann number and the nanoparticles fraction are estimated about 3%. However, it is found that in this problem, the influences of the porosity, type, and the Darcy number of the obstacle on the mean Nusselt number are almost negligible.