بررسی عددی جریان و انتقال حرارت جابجایی آزاد متاثر از رسانش دیواره جامد در یک محفظه حاوی نانوسیال

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه حاوی نانو سیال آب - مس متاثر از رسانش دیواره جامد به صورت عددی بررسی شده است. معادلات حاکم پس از بی بعد سازی به روش عددی حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند. تاثیر پارامترهای مهم شامل کسرحجمی نانوذرات و نسبت ضریب رسانش حرارتی ناحیه جامد به نانوسیال بر جریان و انتقال حرارت جابجایی آزاد محفظه بررسی شدند. بررسی ها در عدد رایلی ra = 105، کسر حجمی های ϕ=0، ϕ=0.02 و ϕ=0.05  برای نسبت ضریب های رسانش حرارتی kr =0.1 ، kr =1 و kr =10 انجام شده است. نتایج حاصل نشان داد با افزایش کسرحجمی نانوذرات و نسبت ضریب رسانش، سرعت و قدرت جریان به طور متوسط افزایش می یابند. همچنین با افزایش کسر حجمی نانوذرات و نسبت ضریب رسانش، دمای بی بعد نانو سیال درکل کاهش می یابد. علاوه بر آن با افزایش کسرحجمی نانوذرات و مقادیر نسبت ضریب رسانش، نسبت به حالت kr =1 مقادیر ناسلت در امتداد دیواره ها افزایش می یابند و نرخ انتقال حرارت بیشتری از سطح مشترک جامد و نانوسیال عبور می نماید. در نتیجه برای هدف خنک کاری و کاهش دمای کلی محفظه هرچه نسبت ضریب رسانش بیشتر باشد مفید ترخواهد بود. 

numerical study flow and natural convection heat transfer affected by solid wall conduction in cavity filled nano fluid

in this article, the authors investigate free convection heat transfer in a cavity containing water-copper nanofluid affected by solid wall conduction using numerical methods. the governing equations were solved using a dimensionless numerical method and a simple algorithm. the authors investigated the effect of important parameters, including the volume fraction of nanoparticles and the ratio of the thermal conductivity coefficient of the solid region to the nanofluid, on the flow and heat transfer of the free movement of the chamber. the investigations were carried out at rayleigh number ra = 105, volume fractions ϕ=0, ϕ=0.02 and ϕ=0.05 for the ratio of thermal conductivity coefficients kr =0.1, kr =1 and kr =10. the results showed that with an increase in the volume fraction of nanoparticles and the ratio of the conduction coefficient, the speed and power of the flow increased on average. additionally, an increase in the volume fraction of nanoparticles and the ratio of the conductivity coefficient led to a decrease in the dimensionless temperature of the nanofluid. moreover, compared to the case of kr = 1, increasing the volume fraction of nanoparticles and the values of the ratio of the conduction coefficient led to higher nusselt values along the walls, indicating a higher heat transfer rate passing through the interface of solid and nanofluid. therefore, a higher ratio of the conduction coefficient can be useful for cooling and reducing the overall temperature of the cavity.