کاربرد روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف-محدود برای شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی مغشوش نانوسیال

در کار حاضر برای اولین بار با استفاده از روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف - محدود انتقال حرارت جا‌به‌جایی مغشوش نانوسیال درون محفظه مربعی شکل و کانال شبیه سازی شده و تاثیر عوامل مختلف از جمله عدد رایلی، کسر حجمی نانوسیال و عدد رینولدز بررسی شده است. برای مدل‌سازی جریان مغشوش، از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده است. جریان انتقال حرارت جابجایی طبیعی داخل حفره برای محدوده عدد رایلی 3^10 تا 10^10 و محدوده کسر حجمی 0 تا 1 درصد بررسی شده است. جریان انتقال حرارت جابجایی اجباری داخل کانال برای محدوده عدد رینولدز 50 تا 3000 و محدوده کسر حجمی 0 تا 1 درصد بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف محدود توانایی شبیه سازی جریان‌های مغشوش را در هندسه‌های مختلف دارد. همچنین نتایج نشان می‌دهد در انتقال حرارت جابجایی آزاد داخل حفره با افزایش عدد رایلی و افزایش کسر حجمی نانوذرات، نرخ انتقال حرارت افزایش می‌یابد. در انتقال حرارت جابجایی اجباری داخل کانال، با افزایش عدد رینولدز و افزایش کسر حجمی نانوذرات نرخ انتقال حرارت افزایش می‌یابد.

Application of FiniteDifference Based Lattice Boltzmann Method for Numerical Simulation of Nanofluid Turbulent Convection in channel

In the present work, for the first time, using the finite difference based lattice Boltzmann method, the convection heat transfer of the nanofluid in a cavity and channel is simulated. And also the effects of various factors such as Rayleigh number, nanofluid volume fraction and Reynolds number have been investigated. The Large Eddy Simulation (LES) method applied for modeling the turbulent flow. The natural convection heat transfer in the cavity for the Rayleigh range of 103 to 1010 and the volume fraction range of 0 to 1% has been evaluated. The forced convection heat transfer convection in the channel for the Reynolds number range of 50 to 3000 and the volume fraction range of 0 to 1% has been evaluated. The results show that the finite difference based lattice Boltzmann method is able to simulate turbulent flows in different geometries. The results also show that natural convection heat transfer in the cavity, by enhancing Rayleigh number and the nanofluid volume fraction, the heat transfer rate increases. The forced convection heat transfer in the channel, enhancing the Reynolds number and enhancing the volume fraction of nanoparticles increases the heat transfer rate.