بررسی تاثیر هندسه و نوع نانو سیال در انتقال حرارت درون میکروکانال به‌کمک دینامیک سیالات محاسباتی (Cfd)

هدف این مقاله، مطالعه عددی مشخصه های انتقال حرارتی و جریان نانوسیالات درون میکروکانال استوانه ای با سطح مقطع های مستطیلی، مثلثی و دایره ای و همچنین مقایسه سیال پایه آب و دی اتیلن گلایکول است. اندازه و شکل این مقطع ها تاثیر قابل توجهی روی عملکرد گرمایی و هیدرولیکی مبدل حرارتی میکروکانال دارد. نانوسیالات استفاده شده در این تحقیق شامل آب و دی اتیلن گلایکول به عنوان سیال پایه و نانوذرات شامل sio2، cu، al2o3 و cuo است.برای حل مسئله و استخراج داده های مورد نیاز یک شبیه سازی سه بعدی برای میکروکانال با استفاده از نرم افزار ansys fluent 15.0 انجام شد و تاثیر شکل سطح مقطع جریان سیال و نوع نانو سیالات استفاده شده، روی پارامترهای انتقال حرارت و جریان سیال بررسی شد. از نتایج به دست آمده در این تحقیق، مشاهده می شود که با افزودن نانوذرات به سیال پایه میزان انتقال حرارت و افت فشار افزایش پیدا می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که کانال های مستطیلی بهترین عملکرد را در بین سه هندسه بررسی شده دارا است و بدترین عملکرد مربوط به کانال های مثلثی است زیرا میزان ضریب انتقال حرارت جابه جایی در کانال های مستطیلی و دایره ای به ترتیب 19/26 و 10/88 درصد بیشتر از کانال های مثلثی گزارش شده است و در پایان، سیال پایه دی اتیلن گلایکول به جای آب در یک دبی یکسان استفاده شد و مشخص شد که عملکرد سیال پایه آب به مراتب بهتر از دی اتیلن گلایکول است به این ترتیب که ضریب انتقال حرارت جابه جایی برای سیال پایه آب در غلظت سه درصد نانوسیال al2o3 به میزان 80 درصد بیشتر از سیال پایه دی اتیلن گلایکول به دست آمد.

Investigation of the Effect of Geometry and Type of Nanofluids on the Heat Transfer Inside the Microchannel using Computational Fluid Dynamics (CFD)

The purpose of this article is the numerical study of flow and heat transfer characteristics of Nanofluids inside a cylindrical microchannel with rectangular, triangular, and circular crosssections. The size and shape of these sections have a significant impact on the thermal and hydraulic performance of the microchannel heat exchanger. The Nanofluids used in this work include water and DeEthylene Glycol (DEG) as the base fluids and Al2O3, Cu, SiO2 and CuO as the nanoparticles. To solve the problem and extract the required data, a 3D simulation was performed for the microchannel using ANSYS FLUENT 15.0 software and the effect of the crosssectional shape of the fluid flow and the type of nanoparticles on the thermal transfer and fluid flow parameters was studied. From the obtained results, it can be observed that the addition of nanoparticles to the base fluid increases the heat transfer and pressure drop. The results also show that rectangular channels have the best performance among the three geometries examined as its heat transfer coefficient was 19.26% higher than the triangular cross section which had the worst performance.