شبیه‌سازی عددی انتقال گرمای جابجایی ترکیبی نانوسیال درون کانال دارای حفره روباز با استفاده از مدل غیرهمگن بونگیورنو

در این مقاله، انتقال گرمای جابجایی ترکیبی نانوسیال مغناطیسی آب-اکسید آهن درون یک کانال دارای حفره روباز با دیواره گرم، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی نفوذ نانوذرات در سیال پایه از مدل غیر همگن بونگیورنو با فرض تاثیر ترموفورسس و براونی استفاده شده است. تقریب بوزینسک برای مدل سازی انتقال گرمای جابجایی آزاد بکار گرفته شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم simple، بصورت عددی حل شده اند. در ابتدا مقایسه ای مابین نتایج روش تکفازی و مدل غیر همگن حاضر انجام و سپس، تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف مانند عدد رینولدز (10، 100 300 و 600)، کسر حجمی نانوذرات (0/02، 0/04 و 0/06) و عدد ریچاردسون (0/01، 1 و 10) به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل، با افزودن نانوذرات، بیشترین مقدار افزایش انتقال گرما در رینولدزهای پایین ( 62/10 %) اتفاق می افتد. به واسطه غالب بودن مکانیزم نفوذ ناشی از اثرات ترموفروسس، کسر حجمی نانوذرات در نزدیکی دیواره گرم، کمتر از سایر نقاط می باشد. در عدد رینولدز 10، پدیده ترموفورسس تاثیر بیشتری بر روی نانوذرات نسبت به رینولدزهای بالا دارد.

numerical simulation of mixed convection heat transfer of nanofluid in a channelcontaining an open cavity using buongiorno’s non-homogeneous model

in this paper, mixed convection of water-fe3o4 magnetic nanofluid in a channel containing open cavity is studied. buongiorno’s non-homogenous model, assuming the effect of the brownian and thermophoresis of nanoparticles is applied for modeling of nanoparticle migration in base fluid. the boussinesq approximation is used for free convection modeling. the governing equations are solved using finite volume method and simple algorithm, numerically. first, a comparison is made between the results of thesingle-phase method and the present buongiorno’s model. furthermore, the effect of changes in various parameters such as reynolds number (10, 100, 300 and 600), volume fraction of nanoparticles (0.02, 0.04 and 0.06) and richardson number (0.01, 1and 10) on heat and nanofluid flow, have been studied in detail. the results showed that with the addition of nanoparticles, the highest increase in heat transfer occurred in the low reynolds numbers (10.62%). due to the dominance of thermophoresis effect, nanoparticle volume fraction is low near the hot wall. in reynolds 10, the thermophoresis has a greater impact on the local volume fraction of nanoparticles than in high reynolds.