تحلیل عددی تأثیر چیدمان دو استوانه چرخان بر افزایش انتقال حرارت جریان نانوسیال ترکیبی درون یک محفظه باز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در مقاله حاضر، تأثیر حضور چیدمان‌های مختلف دو استوانه چرخان درون یک محفظه باز دارای دریچه‌های ورودی و خروجی بر الگوی جریان و افزایش انتقال حرارت نانوسیال ترکیبی اکسید آلومینیوم-مس با پایه آب در محدوده رژیم آرام به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای حل معادلات جریان و انرژی از روش حجم محدود به صورت دوبعدی، دائم و تک فاز استفاده شده است. در این مطالعه، تأثیر پارامترهایی همچون چیدمان استوانه‌ها (A، B، C و D)، سرعت زاویه‌ای چرخش استوانه‌ها، عدد رینولدز و کسر حجمی نانوذرات بر الگوی جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. همچنین به منظور ارزیابی همزمان افزایش انتقال حرارت و افت فشار، شاخص ارزیابی عملکرد معرفی شده است. نتایج نشان می‌دهد که شاخص ارزیابی عملکرد در حضور استوانه‌های چرخان در تمامی شرایط مقداری بزرگتر از 1 دارد که نشان‌دهنده مؤثر بودن حضور استوانه‌های چرخان بر راندمان حرارتی محفظه می‌باشد. نتایج حاکی از آن است که چیدمان D نسبت به سایر چیدمان‌ها، دارای بیشترین مقدار افزایش انتقال حرارت و شاخص ارزیابی عملکرد می‌باشد. نتایج نشان می‎‌دهد که با افزایش سرعت زاویه‌ای استوانه‌ها، عدد رینولدز و کسر حجمی، شاخص ارزیابی عملکرد افزایش می‌یابد. نتایج نشان می‎‌دهد که نانوسیال ترکیبی اکسید آلومینیوم-مس با پایه آب، موجب افزایش عدد ناسلت متوسط نسبت به نانوسیال مس با پایه آب و همچنین افزایش شاخص ارزیابی عملکرد نسبت به نانوسیال اکسید آلومینیوم با پایه آب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical analysis of the effect of configurations of double rotating cylinders on heat transfer enhancement hybrid nanofluid flow in a vented cavity

نویسنده [English]

  • Hesam Moayedi
Thermo-Fluids Department, Faculty of Mechanical Engineering, University of Guilan, Iran
چکیده [English]

In this paper, the effect of configurations of rotating cylinders in vented cavity with inlet and outlet port on the flow field and heat transfer enhancement of Al2O3/Cu-water hybrid nanofluid flow in the laminar regime is numerically investigated. Finite volume method is used to solve governing equations of flow and energy with assumptions of 2D, steady-state, and single phase. In this study, the influence of parameters as configurations of cylinders (A, B, C, and D), as well as the rotational velocity of cylinders, Reynolds number, and the volume fraction of nanoparticles on the flow field and heat transfer are studied. Also, to evaluate the simultaneous of heat transfer enhancement and pressure drop, the Performance Evaluation Index (η) is calculated. The results indicated that in presence of rotating cylinders, the η is higher than 1 for all cases, and it is clear that the presence of rotating cylinders is effective on the thermal efficiency of the cavity. Results indicate that the average Nusselt number and the η for configuration D are higher than other configurations. Also, it is obvious that by increasing the rotational velocity of cylinders, Reynolds number, and the volume fraction of nanoparticles, the η increases. The results show that Al2O3/Cu-water hybrid nanofluid causes heat transfer enhancement compared to the Cu-water nanofluid and it increases Performance Evaluation Index compared to the Al2O3-water nanofluid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Numerical Analysis
  • Vented cavity
  • Hybrid nanofluid
  • Configurations of rotating cylinders
  • heat transfer