تحلیل تک فاز و دو فاز جابجایی مختلط نانو سیال در کانال قایم مستطیلی تحت شرایط مرزی گرمایی نامتقارن

در مقاله حاضر به مدل‌سازی عددی جریان آرام توام با جابجایی مختلط نانو سیال آب-اکسید تیتانیوم در کانال قایم مستطیلی پرداخته شده است. بدین منظور از دو دیدگاه تک فاز و دو فاز استفاده شده است. در بخش دو فاز روش اویلر-لاگرانژ برای شبیه‌سازی پخش ذرات در سیال پایه به کار رفته است. این روش به گونه ایست که در آن سیال پایه به صورت فاز پیوسته و نانو ذرات به صورت فاز گسسته معلق در آن مدل می‌شوند، به طوری که اثر ذرات بر سیال پایه به صورت ترم چشمه در معادلات مومنتوم و انرژی لحاظ می‌شود. معادلات حاکم به روش حجم کنترل بر پایه المان محدود (cvfem) گسسته سازی شده‌اند. اثر درصد حجمی و اندازه نانو ذرات، نسبت منظری سطح مقطع کانال، شرایط مرزی نامتقارن و اثر نیروی شناوری بر پارامترهای هیدرودینامیکی و حرارتی ارایه و مورد بحث قرار گرفت. در مقایسه بین مدل تک فاز و دو فاز مشخص شده است که مدل دو فاز نتایج دقیقتری را نسبت به مدل تک فاز در اختیار می گذارد. مشاهده می‌شود که افزایش درصد حجمی نانو ذرات، باعث بهبود ضریب انتقال حرارت می‌شود و این اثر در نسبت‌های منظری بالاتر، پررنگ تر است. همچنین در عدد ریچاردسون پایین تر که اثر جابجایی اجباری بیشتر از جابجایی آزاد است، پخش نانو ذرات آب-اکسید تیتانیوم در سیال پایه به نحوی است که بهبود انتقال حرارت بیشتر خواهد بود. در حالی که بهبود انتقال حرارت جابجایی برای %1 درصد حجمی نانو ذرات و در حدود %5/6 می باشد، برای به %4 هم نمی رسد.