مطالعه عددی انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال در یک محیط متخلخل مربعی شکل با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این تحقیق برای اولین بار انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال آب اکسید آلومینیوم با خواص ثابت و متغیر در محیط متخلخل مربعی شکل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی می شود. دیواره های افقی محفظه عایق بوده و دیواره عمودی سمت چپ گرم و دیواره عمودی سمت راست سرد است. مطالعه در اعداد رایلی 10^3، 10^4، 10^5، 10^6، اعداد دارسی 210، 410، ضرایب تخلخل 4/0، 6/0، 9/0 و کسر حجمی نانوذرات 0، 01/0، 02/0، 03/0 انجام شده است. به منظور درنظر گرفتن اثر محیط متخلخل از مدل دارسی فورشیمر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد حضور محیط متخلخل سرعت نانوسیال و در نتیجه قدرت جریان را کاهش می دهد. با کاهش عدد دارسی و ضریب تخلخل انتقال حرارت جابه جایی طبیعی ضعیف شده و رفتار جابه جایی طبیعی نانوسیال به هدایت حرارتی نزدیک می شود. با افزایش عدد رایلی قدرت جریان در محفظه زیاد می شود و باعث افزایش عدد ناسلت متوسط خواهد شد. در همه موارد مورد مطالعه افزایش کسر حجمی نانوذرات موجب بهبود در انتقال حرارت می شود. در مدل خواص ثابت با افزایش کسر حجمی نانوذرات مقدار عدد ناسلت متوسط بیشتر از مدل خواص متغیر افزایش پیدا می کند. نتایج نشان می دهد روش شبکه بولتزمن توانایی شبیه سازی جریان در محیط های متخلخل را دارد.