نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی

بررسی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال حفره مربعی با وجود یک مانع گرم دایره ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه ولایت ایرانشهر
2 دانشگاه هوایی شهید ستاری
10.22034/joae.2024.360138.1127
چکیده
در کارحاضر انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در یک حفره مربعی شکل بسته با وجود یک مانع دایره ای گرم، مورد بررسی قرار گرفته است. محل مانع دایره ای و دیواره ها ثابت است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند. هدف از انجام این کار بررسی اثر عدد رایلی و اضافه نمودن نانوذرات با در نظرگرفتن تغییر ابعاد مانع دایره ای در حفره و همچنین توام با در نظر گرفتن مدل های مختلف تقریب چگالی برای مدلسازی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در حفره می باشد. مهمترین نتایج حاصل نشان داد با افزایش ابعاد مانع دایره ای، عدد رایلی و کسرحجمی نانوذرات، انتقال حرارت در امتداد دیواره ها افزایش یافته اند. همچنین مهمترین نتایج حاصل نشان داد با افزایش عدد رایلی، عدد ناسلت متوسط در امتداد دیواره ها و مقادیر دما افزایش پیدا می کنند علاوه بر آن اثر در نظر گرفتن مدل های مختلف برای تقریب چگالی در مدلسازی انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال در حفره با مقایسه پارامترهای حرارتی نشان داد مدل تقریب بوزینسک جهت بررسی انتقال حرارت جابجایی آزاد نتایج مطلوب تر و دقیق تری را ارائه می دهد.
کلیدواژه‌ها

 
[1].       Izadi, M., Mohebbi, R., Karimi, D., Sheremet, M.A., “Numerical simulation of natural convection heat transfer inside a  shaped cavity filled by a MWCNT-Fe3O4 /water hybrid nanofluids using LBM”, Chemical Engineering & Processing Process Intensification, Volume 125, pp. 56–66, 2018.
[2].       Shishkina, O., Wagner, C., “Modelling the influence of wall roughness on heat transfer in thermal convection”, Journal of
fluid Mechanic, Volume 686, pp. 568–582, 2011.
[3].       de Vahl Davis, G., “Natural convection of air in a square cavity: a bench mark numerical solution”, International Journal of Numerical Methods of Fluids, Volume 3, pp. 249–264, 1983.
[4].       Gebhart, B., Jaluria, Y., Mahajan, R. L., and Sammakia, B., “Buoyancy induced flows and transport” Hemisphere, 1988.
[5].       Ostrach, S , “Natural Convection in Enclosures”, ASME J Heat Trans, Volume 110, pp. 1175–1190, 1988.
[6].       Bhavnani, S., Bergles, A., “Natural convection heat transfer from sinusoidal wavy surfaces”, Wrme-und Stoffübertragung, Volume 26, pp. 341–349, 1991
[7].       Ruhul Amin, M., “Natural convection heat transfer in enclosures fitted with a periodic array of hot roughness elements at the bottom”, International Jouranl of Heat and Mass Transfer, Volume 36, pp. 755–763, 1993.
[8].       Bejan, A., “Convection Heat Transfer. Second ed, Wiley & Sons, 1995.
[9].       Kayhani, M. M., Mohebbi, R, “Numerical Investigation of Fluid Flow and Heat Transfer on the Porous Media Between Two Parallel Plates Using the Lattice Boltzmann Method”, Aerospace Mechanics Journal, Volume 9, pp. 63-76, 2013.
[10].     Nazari, M., Kayhani, M.H., Mohebbi, R., “Heat transfer enhancement in a channel partially filled with a porous block: lattice Boltzmann method”. International Journal of Modern Physics C, Volume 24, 1350060, 2013.
[11].     Nazari, M., Kayhani, M.H., Mohebbi, R., “Numerical Investigation of Heat Transfer of Non-Newtonian Fluid in a Porous Medium”, Journal of Solid and Fluid Mechanics, Volume 3, pp. 105-119, 2013.
[12].     Mohebbi, R., Nazari, M., Kayhani, M.H., “Power-law fluid flow and heat transfer in a channel with a built-in porous square cylinder: Lattice Boltzmann simulation”, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, Volume 204, pp. 38-49, 2014.
[13].     Mohebbi, R., Nazari, M., Kayhani, M.H., “Comparative study of forced convection of a power-law fluid in a channel with a built-in square cylinder, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, Volume 57, 2016.
[14].     Heidari, H., Mohebbi, R., Safarzade, A., Parameter estimation in fractional convection-diffusion equation”, PONTE International Scientific Research Journal, Volume 72, 2016.
[15].     S. Ostrach, "Natural convection in enclosures", Advances in Heat Transfer, Vol. 8, pp. 161–227, 1972.
[16].     R.L. Frederick, "Natural convection in an inclined square enclosure with a partition attached to its cold wall", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 32, pp. 87–94, 1989.
[17].     House, J.M., Beckermann, C., Smith, T.F., “Effect of a centered conducting body on natural convection heat transfer in an enclosure”, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, Volume 18, Issue 2, pp. 213–225,1990.
[18].     Lee, J.R., Ha, M.Y., “A numerical study of natural convection in a horizontal enclosure with a conducting body”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 48, Issue 16, pp. 3308–3318, 2005.
[19].     Bhave, P. A., Narasimhan, Rees, D.A.S.,  “Natural convection heat transfer enhancement using adiabatic block: optimal block size and Prandtl number effect”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 49, Issues 21–22, pp. 3807–3818, 2006.
[20].     A. Kumar De, A. Dalal, "A numerical study of natural convection around a square, horizontal, heated cylinder placed in an enclosure", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 49, Issues 23–24, pp. 4608–4623, 2006
[21].     C. Butler, D. Newport, M. Geron, "Natural convection experiments on a heated horizontal cylinder in a differentially heated square cavity", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 44, pp. 199–208, 2013.
[22].     Abdallaoui, M.El.,  Hasnaoui, M., Amahmid, A.,  “Numerical simulation of natural convection between a decentered triangular heating cylinder and a square outer cylinder filled with a pure fluid or a nanofluid using the lattice Boltzmann method”, Powder Technology, Volume 277, pp. 193–205, 2015.
[23].     Chamkha, A., Ismael, M., Kasaeipoor, A., Armaghani, T., “Entropy Generation and Natural Convection of CuO-Water Nanofluid in C-Shaped Cavity under Magnetic Field”, Entropy, Volume 18, Number 50, pp. 1–18, 2016.
[24].     Ismael, M.A., Armaghani, T., Chamkha, A.J., “Conjugate heat transfer and entropy generation in a cavity filled with a nanofluid-saturated porous media and heated by a triangular solid”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Volume 59, pp. 138–151, 2016.
[25].     Armaghani, T., Ismael, M.A., Chamkha,A.J., “Analysis of entropy generation and natural convection in an inclined partially porous layered cavity filled with a nanofluid”, Canadian Journal of Physics, Volume 95, Number 3, pp. 238–252, 2017.
[26].     Chamkha, A.J., Rashad, A.M., Mansour, M.A.,  Armaghani, T., Ghalambaz, M., “Effects of heat sink and source and entropy generation on MHD mixed convection of a Cu-water nanofluid in a lid-driven square porous enclosure with partial slip”, Physics of Fluids, Volume 29, Issue 5, 2017.
[27].     Chamkha, A.J., Rashad, A.M.,  Armaghani, T.,  Mansour,M.A., “Effects of partial slip on entropy generation and MHD combined convection in a lid-driven porous enclosure saturated with a Cu–water nanofluid”, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Volume 132, Issue 2, pp. 1291–1306,2018.
[28].     Chamkha, A.J., Rashad, A.M., Armaghani, T., Mansour, M.A., “Entropy Generation and MHD Natural Convection of a Nanofluid in an Inclined Square Porous Cavity: Effects of a Heat Sink and Source Size and Location”, Chinese Journal of Physics, Volume 56, Issue 1, pp. 193–211, 2018.
[29].     Fereydoun, A., Abbasian-Arani, A., Hemmat-Asafe, M., Zare-Ghadi, A., “Natural convection around hot cylinder inserted in square cavity filled with nanofluid with change of radius and location of cylinder”, Modeling in Engineering, 2013.
[30].     Abdallaoui, M.E.L., Hasnaoui, M., Amahmid, A., “Lattice-Boltzmann modeling of natural convection between a square outer cylinder and an inner isosceles triangular heating body”, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, Volume 66, Issue 9, pp. 1076–1096, 2014.
[31].     Sheikholeslami, M., Gorji-bandpay, M., and Ganji, D.D.,“ Magnetic field effects on natural convection around a horizontal circular cylinder inside a square enclosure filled with nanofluid”, International Communications in Heat and Mass Transfer, Volume 39, pp. 978–986, 2012.
[32].     شادان، مهدی، سلطانی، الشن، انجیل الی، ولی " بررسی عددی جابجایی طبیعی یک استوانه گرم داخل یک محفظه مربعی پرشده با نانوسیال آب و اکسید مس "، دومین کنفرانس بین المللی مهندسی مکانیک و هوافضا، تهران، اسفندماه ۱۳۹۶
[33].     M. Sheikholeslami, M. Gorji-Bandpy, K. Vajravelu, "Lattice Boltzmann simulation of magnetohydrodynamic natural convection heat transfer of Al2O3–water nanofluid in a horizontal cylindrical enclosure with an inner triangular cylinder", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 80, pp. 16–25, 2015.
[34].     M. Hemmat, A, Abbasian Arani, A, Karimipour, S, Mirtalebi Esforjani, “Numerical simulation of natural convection around an obstacle placed in an enclosure filled with different type of nanofluids” heat transfer research 45(3), pp279-292, 2014
[35].     Moukalled.,F.,“NaturalConvection in the Annulus BetweenConcentric Horizontal Circular and Square Cylinders”, Journal of thermo physics and heat transfer, Volume 10, Number 3. p.p. 1-8, 1996.
[36].     Kim B., Lee D., Ha M., Yoon H.,“A Numerical Study of Natural Convection in a Square Enclosure with a Circular Cylinder at Different Vertical Locations”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 51, pp. 1888-1906, 2008.
[37].     M. Ghalambaz, S.M.H. Zadeh, S. Mehryan, I. Pop, D. Wen, “Analysis of melting behavior of PCMs in 
دوره 26، شماره 1
مرداد 1403
صفحه 86-96

  • تاریخ دریافت 10 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری 31 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 25 اردیبهشت 1403