بهبود انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد نانوسیال دوفازی آب اکسیدآلومینیوم به‌همراه تولید حرارت داخلی با استفاده از شبیه‌سازی لتیس بولتزمن دوبعدی

در مقاله حاضر، یک مدل شبکه بولتزمن دوفازی با درنظر گرفتن نیروهای بین ذرات نانوسیال درنظر گرفته شده است. با درنظر گرفتن نانوسیال آباکسید آلومینیوم در یک محفظه به‌همراه تولید حرارت داخلی، انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. برای فهمیدن مکانیزم بهبود انتقال حرارت در نانوسیالات در مقیاس ذرات، از روش شبکه بولتزمن به‌دلیل مزیت های منحصر به‌فردی که این روش دارد، استفاده شده است. با درنظر گرفتن یک مدل دوجزئی شبکه بولتزمن، بهبود انتقال حرارت نانوسیالات با درنظر گرفتن نیروهای موجود بین ذرات نانو و سیال پایه، بررسی شده است. تاثیر نیروهای بین ذرات، درصد حجمی نانوذرات (00/05) و عدد رایلی داخلی و خارجی (106103) در انتقال حرارت نانوسیال و پخش ذرات درون هندسه مورد نظر، بررسی شده است. نتایج نشان می ‌دهد که عدد ناسلت متوسط با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رایلی افزایش پیدا می ‌کند. اضافه شدن تولید حرارت داخلی به سیال پایه یا نانوذرات به‌صورت جدا بررسی و مقایسه شده ‌اند. مشخص شد که درنظر گرفتن تولید حرارت داخلی در سیال پایه باعث تغییر بیشتری در میدان دما و درنظر گرفتن آن در نانوذرات باعث تغییر بیشتر در میدان جریان می ‌شود.

Heat Transfer Enhancement of Al2O3–H2O Nanofluid Free Convection in Two-Phase Flow with Internal Heat Generation Using Two Dimensional Lattice Boltzmann Method

A twophase lattice Boltzmann model considering the interaction forces of nanofluid has been developed in this paper. It is applied to investigate the flow and natural convection heat transfer of Al2O3 -H2O nanofluid in an enclosure containing internal heat generation. To understand the heat transfer enhancement mechanism of the nanofluid flow from the particle level, the lattice Boltzmann method is used because of its mesoscopic feature and numerical advantages. By using a twocomponent lattice Boltzmann model, the heat transfer enhancement of the nanofluid is analyzed through incorporating the different forces acting on the nanoparticles and the base fluid . The effects of interaction forces, nanoparticle volume fractions (0.00.05), and internal and external Rayleigh numbers (103106) on the nanoparticle distributions and heat transfer characteristics are investigated. The average Nusselt number increases with the increase of nanoparticle volume fraction and Rayleigh number. We also compared and analyzed adding internal heat generation on the nanoparticles and the base fluid separately, and it was found that by considering heat generation on the base fluid, it mostly affects the temperature field, and by considering that on nanoparticles, it mostly affects the stream field.