تحلیل انتقال گرمای جابجایی مختلط نانو سیال آب و اکسید مس در کانال قائم مربعی با رویکرد دو فاز اویلر- لاگرانژ

هدف از انجام مطالعه حاضر، تحلیل انتقال گرمای جابجایی مختلط نانو سیال آب و اکسید مس در داخل کانال قائم مربعی، تحت شار حرارتی ثابت می‌باشد. جریان سیال داخل کانال، آرام، پایا و سه بعدی در نظر گرفته شده است. از دیدگاه دو فاز اویلر لاگرانژ برای تحلیل رفتار نانو سیال استفاده شده است. معادلات حاکم بر مسئله توسط روش حجم کنترل بر پایه روش المان محدود (cvfem) گسسته سازی شده‌اند. تاثیر پارامترهایی مانند غلظت ذرات نانو، عدد رینولدز و عدد گراشف بر روی ضریب انتقال گرمای جابجایی مختلط، عدد ناسلت، پروفیل سرعت و دما، ضریب اصطکاک و نحوه پخش ذرات مورد تحلیل قرار گرفته است. به دلیل اهمیت دو نیروی براونی و ترموفورتیک، تاثیر این نیروها بر ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش غلظت ذرات نانو، موجب بیشتر شدن ضریب انتقال گرمای نانو سیال شده، ولی تاثیر قابل‌توجهی بر روی ضریب اصطکاک ندارد. به عنوان مثال برای غلظت 2 درصد ذرات نانو، افزایش 25 درصدی در ضریب انتقال گرما مشاهده میشود. از سویی دیگر، افزایش عدد گراشف باعث کم شدن بهبود انتقال گرمای نانو سیال نسبت به سیال خالص می‌شود.

Analysis of mixed convection heat transfer of CuOwater nanofluid in a vertical square duct using two phase EulerLagrange approach

In this article, laminar mixed convection heat transfer of CuOwater nanofluid flow has been investigated in a vertical square duct. Constant Wall heat flux condition is considered for the walls. Governing equations are solved three dimensionally in steady state. Two phase EulerLagrange approach is employed to simulate nanoparticles behavior. Governin equations was discretized using control volume based finite element method (CVFEM). Effect of different parameters such as nanoparticles concentration, Reynlods number and Grashof number on heat transfer coefficient, nusselt number, velocity and temperature profiles, friction factor and particles diffusion is presented and discussed. Due to the importance of Brownian and Thermoforetic forces in nano scale analysis, effect of these forces on heat transfer rate, analyzed by EulerLagrange approach, is presented. Results show increasing nanoparticles concentration improves convective heat transfer coefficient, while has no significant effect on friction factor. As an example for φ=2%, enhancement of heat transfer coefficient exceed to 25%. Moreover increasing Grashof number decreases heat transfer improvement and increases skin friction on the walls.