بررسی عددی تاثیر ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال بر انتقال حرارت جابجایی ترکیبی جریان آرام

‏‌ انتقال حرارت جابجایی ترکیبی یک نانو سیال، شامل آب و ذرات اکسید آلومینیوم، درون یک لوله افقی، برای جریان آرام به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی با رویکرد حجم کنترل با دقت مرتبه دوم گسسته شده و کوپلینگ سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای لحاظ کردن جابجایی آزاد، تغییرات چگالی سیال با رابطه بوسینسک برحسب دما تغییر می‌کند. از مدل دوفازی مخلوط همگن با به‌کارگیری خواص موثر برای مدل‌سازی جریان دوفاز نانوسیال استفاده شده است. شبکه‌بندی به صورت باسازمان انجام شده و کنار دیواره‌ها شبکه لایهمرزی ایجاد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی بیانگر دقت قابل قبول شبیه‌سازی عددی بوده است. شبیه‌سازی در دو حالت عدد ریچاردسون و شارحرارتی ثابت به صورت پایا انجام شده و تغییرات ضریب جابجایی و عدد ناسلت در شرایط مختلف به صورت نمودار ارائه شده است. بررسی نتایج نشان می‌دهد که در حالت شار حرارتی ثابت انتخاب رابطه مناسب برای ضریب هدایت حرارتی موثر تاثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر دقت نتایج بدست آمده خواهد داشت. بررسی نتایج نشان داد که در حالت عدد ریچارسون ثابت هر دو رابطه نتایج مشابه‌ای برای مقدار ضریب جابجایی می‌دهند به طوری که با افزایش درصد کسر حجمی نانوذره مقدار ضریب جابجایی افزایش می‌دهد. این در حالی است که در حالت شارحرارتی ثابت نتایج بدست آمده عکس یکدیگر است. به صورتی که با افزایش غلظت نانوذرات، در یک رابطه افزایش ضریب انتقال حرارت و در دیگری کاهش ضریب انتقال حرارت مشاهده می‌شود.

Numerical investigation of the effect of nanofluid thermal conductivity on mixed convection heat transfer with laminar nanofluid

Laminar mixed convection of a nanofluid consists of water and Al2O3 in a horizontal tube has been studied numerically. Continuity, momentum and energy equations are discreted with the volume control approach and the secondorder accuracy and coupling pressure and velocity with the SIMPLE algorithm is done. To include free convection, variation of fluid density with temperature varies according to the Boussinesq equation. Twophase mixture model has been used by using of effective properties for modeling of twophase nanofluid flow. Meshing has been done with the organization, and next to the walls, boundary layer mesh has been created. Investigating the results obtained in laboratory conditions indicates the acceptable accuracy of numerical simulations. Simulation has been performed in two states of constant the Richardson number and heat flux, steady state and the variation of the heat transfer coefficient and the Nusselt number are presented in graphical form in various conditions. The results show that, in the case of constant heat flux, the choice of suitable formula for the effective thermal conductivity coefficient will have a significant effect on the accuracy of the obtained results.