همرفت آزاد دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی مخلوط نشدنی در یک حفره مربعی با گرمایش موضعی از کف

در این مطالعه همرفت آزاد دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی مخلوط نشدنی با گرمایش موضعی از کف در حفره مربعی به روش عددی بررسی شده است. منبع گرمایی کف حفره، شار گرمایی یکنواخت qό تولید می‌کند و باقی دیوار کف حفره عایق است. دیوارهای عمودی و بالای حفره در دمای tc قرار دارند. تاثیر پارامترهای نسبت حجمی سیال نیوتنی به سیال غیرنیوتنی مدل قانون توانی (7/0 ≥ h ≥ 0)، پارامتر توانی (1/4 و n=0/6)، عدد رایلی (10^3≤ra≤10^6) و پرانتل سیال غیرنیوتنی (1000 و pr2=100) بر میدان جریان و دما و آهنگ انتقال گرما، بررسی شده است. معادلات بی‌بعد حاکم برای سیال غیرنیوتنی و نیوتنی براساس خواص سیال نیوتنی با pr1=100، به روش اختلاف محدود بر مبنای حجم کنترل گسسته‌سازی شده است. برای حل هم‌زمان معادلات جبری‌شده از الگوریتم simple استفاده شده است. برای اطمینان از صحت کدنویسی، نتایج با نتایج مقاله‌ای دیگر در زمینه‌ی سیالات غیرنیوتنی مقایسه شده است. نتایج در قالب خطوط جریان و خطوط هم‌دما و مقادیر ناسلت متوسط ارائه ‌شده است. کاهش ناسلت متوسط به معنای افزایش اختلاف دمای منبع گرمایی با دیوار‌های سرد است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش پرانتل سیال غیرنیوتنی به دلیل کاهش رسانش گرمایی سیال غیرنیوتنی باعث افزایش دمای منبع گرمایی و کاهش ناسلت متوسط منبع می‌شود. همچنین با قدرت گرفتن همرفت طبیعی در حفره، با افزایش شاخص تابع نمایی مقدار ناسلت متوسط کاهش می‌یابد.

the natural convection in a square cavity filled by two immiscible newtonian andnon-newtonian liquids heated partially from bottom

in this study, the natural convection in a square cavity filled by two immiscible newtonian and non-newtonian liquidsheated partially from bottom wall was numerically investigated. the heat source placed on the bottom of a cavityproduces a uniform heat flux of q˳. the remaining parts of the bottom wall of the cavity are insulated and the verticaland top walls are kept at cold temperature of tc. the study investigates the effects of relevant parameters such as thenon-newtonian to newtonian volume ratio (0≤h≤0.7), the power-law index (n=0.6 and 1.4), rayleigh number(103≤ra≤106) and the non-newtonian prandtl (pr2=100 and 1000) on flow and temperature fields and the rate of heattransfer. the governing dimensionless equations for the power-law and newtonian fluids flow, based on properties ofnewtonian fluid with pr1=100, are solved with the numerical finite difference method based on the control volumeformulation and simple algorithm. in order to evaluate the code, its results were compared to another paper in thefield of non-newtonian fluids. increasing the average nusselt number for heat source means that the sourcetemperature difference with the cold walls decreases. the results show that increasing the non-newtonian fluid prandtlnumber due to decreasing the thermal conductivity of the non-newtonian fluid increases the heat source temperatureand decreases the average nusselt number. also with stronger natural convection in the square enclosure, the averagenusselt number for non-newtonian fluid increase with decreased power law index