an axisymmetric lattice boltzmann method simulation of forced convection heat transfer for water/aluminum oxide nanofluid through a tube under constant heat flux on wall

Effects of different volumetric fractions and reynolds number on forced convection heat transfer through water/aluminum oxide nanofluid in a horizontal tube are investigated. the flow regime is laminar and the method of simulation is the axisymmetric lattice boltzmann method (albm). the profiles of velocity and temperature were uniform at the input section, on the tube walls the uniform heat flux was considered; moreover, hydrodynamic, and thermal development conditions at the output section were applied. it was observed that an increase in the volumetric concentration of the nanoparticles added to the forced convection heat transfer coefficient and nusselt number of the nanofluid, as compared to the base fluid. for a volumetric fraction of 5% and reynolds number of 100 at the input section of the tube (0.1≤x/d≤7) the forced convection heat transfer coefficient increased by 24.165%, while an average increase of 21.361% was observed along the entire length of the tube (0≤x/d≤30). a comparison between the improvements in heat transfer at the two input temperatures, it was found that the forced convection heat transfer coefficient and nusselt number will increase further at the lower input temperature; moreover, with increasing the reynolds number, the percent improvements in forced convention heat transfer coefficient and nusselt number increased.

شبیه سازی انتقال گرمای جابه جایی واداشته نانو سیال آب/اگسید آلومینیم درون لوله تحت شار گرمایی یکسان در دیواره با استفاده از روش لتیس بولتزمن تقارن محوری

اثرات کسرهای حجمی مختلف و عدد رینولدز بر انتقال گرمای همرفت واداشته با نانوسیال اکسید آب / آلومینیوم در یک لوله افقی بررسی شده است. رژیم جریان لایه ای است و روش شبیه سازی شبکه بولتزمن تقارن محوری (ALBM) است. توزیع های سرعت و دما در قسمت ورودی یکنواخت بودند، در دیواره لوله شار حرارت یکنواخت در نظر گرفته شد. افزون بر این ، شرایط مرزی هیدرودینامیکی و گرمایی توسعه یافته در بخش خروجی استفاده شد. مشاهده شد که افزایش غلظت حجمی نانوذرات به ضریب انتقال گرما همرفت واداشته و عدد نوسلت مایع نانوسیال در مقایسه با مایع پایه افزوده می شود. برای کسری حجمی 5٪ و عدد رینولدز 100 در قسمت ورودی لوله (0.1≤X/D≤7) ضریب انتقال حرارت همرفت اجباری 24.165٪ افزایش یافته است، در حالی که متوسط در طول لوله (0≤x/D≤30) 21.361٪ افزایش یافت. با مقایسه بین بهبود انتقال گرما در دو دمای ورودی، مشخص شد که ضریب انتقال گرمای همرفت واداشته و عدد ناسلت در دمای ورودی پایین بیشتر خواهد شد. افزون بر این، با افزایش عدد رینولدز، درصد بهبود در ضریب انتقال گرما واداشته و عدد نوسلت افزایش یافت.