بررسی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در نانو سیالات ویسکوپلاستیک- مدل کسون در محفظه مربعی

در این پژوهش، انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانو سیالات ویسکوپلاستیک-مدل کسون همراه با یک تنش تسلیم، محصور درون محفظه مربعی با مرزهای متفاوت گرمایی بررسی شده است. معادلات دیفرانسیل غیر خطی کوپل شده برای جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم (با استفاده از روش المان محدود) حل شده است. اثرات عدد تسلیم0≤y≤y_max) )، عدد رایلی (〖10〗^3≤ra≤〖10〗^6 )، عدد لوییس (2.5≤le≤7.5)، پارامتر شناوری (0.1≤n_r≤1) بر جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم، تحلیل و نواحی تسلیم شده و نشده ی شکل گرفته در قسمتهای مختلف مشخص شده اند .نتایج بدست آمده نشان می دهد که توزیع جرم در محفظه بشدت تحت اثر عدد لوئیس قرار دارد اما این پارامتر اثر محسوسی بر توزیع دما و جریان ندارد. اثر مرکب عدد لوئیس و تنش تسلیم بر عملکرد جریان نیز اندک بوده و درنتیجه این پارامتر اثر محسوسی بر نواحی شبه جامد ندارد. از طرف دیگر افزایش پارامتر شناوری باعث کاهش توزیع جریان ناشی از جابجایی و درنتیجه کاهش انتقال حرارت در محفظه می‌شود. مشاهده شد که افزایش پارامتر شناوری باعث افزایش اثر نیروهای ویسکوز شده و درنتیجه نواحی شبه جامد گسترگی بیشتری در محفظه می یابند و مقدار تنش تسلیم حدی کاهش می یابد.

Investigation of natural convection heat transfer of viscoplastic nanofluids-Casson model in a square enclosure

In this study, natural convection of a viscous nanofluidcasson model with a yield stress in a square enclosure with differentially heated side walls has been studied. The system of coupled nonlinear differential equations for flow, heat transfer and mass transfer were solved by using the finite element method. The effects of yield number (0≤Y≤Y_max), Rayleigh number (〖10〗^3≤Ra≤〖10〗^6 ), Lewis number (2.5≤Le≤7.5) and Buoyancy ratio number (0.1≤N_r≤1), on the flow, heat and mass transfer have been investigated and the yielded and unyielded regions are specified. The results show that the mass distribution in the enclosure is strongly influenced by the Lewis number, but this parameter does not have a significant effect on the flow and temperature fields. The combined effect of Lewis number and yield stress on fluid flow is negligible and as a result, this parameter has no significant effect on unyielded regions. On the other hand, increasing the buoyancy parameter suppressed the convective flow and heat transfer rate in the cavity. It was observed that increasing the buoyancy parameter enhances the effect of viscous force and as a result, the unyielded regions expand in the enclosure and the critical yield stress decreases.