حل نیمه تحلیلی اثر نانوذرات و میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت از یک دیوار متخلخل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در مقاله حاضر اثر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت جابجایی آزاد غیر دارسی، روی سطح دیوار متخلخل عمودی تحت میدان مغناطیسی مطالعه شده است. دیوار بادمای سطح ثابت در مجاورت محیط با دمای ثابت قرار دارد. سیال پایه آب است که شامل نانوذرات مختلفی مانند 〖Al〗_2 O_(3 ) ، CuO و Cu می باشد. جریان آرام و آب و نانوذرات در تعادل گرمایی فرض می شوند که شرط عدم لغزش بین آنها حاکم است. معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مسئله به معادلات دیفرانسیلی معمولی تبدیل وسپس این معادلات به روش تبدیل دیفرانسیلی حل می‌گردند. این روش حل نیمه تحلیلی با روش عددی رانگ کوتا مرتبه چهارم مقایسه شده و مطابقت های خوبی بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن نانوذرات به سیال پایه آب باعث افزایش انتقال حرارت جابجایی طبیعی می شود و با افزایش درصد حجمی نانوسیال این مقدار بیشترمی‌شود. از طرف دیگر افزایش میدان مغناطیسی باعث کاهش ضریب انتقال حرارت بی بعد می شود.
واژه های کلیدی
نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی
نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی
نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی
نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Semi-Analytic Solution of Nanofluid and Magnetic Field Effects on Heat Transfer from a Porous Wall

نویسندگان [English]

  • H. Jahani 1
  • A. Abbassi 1
  • M. Kalteh 2
  • M. Azimifar 3
1 Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
2 Mechanical Engineering Department, University of Guilan, Rasht, Iran
3 Mechanical Engineering Department, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The present paper studies the effect of nanofluids on natural convection in an assumed Non-Darcy, porous medium on vertical wall embedded with MHD field. The wall temperature and free stream temperature are assumed constant. The base fluid is water that contains 〖Al〗_2 O_(3 )،CuO_and Cu as nanoparticles. We assumed that the flow is laminar and in no slip and thermal equilibrium condition. Partial differential equations are transformed to ordinary differential equations that are solved by Differential Transform Method (DTM). The current semi-analytic solution is compared with 4th order Runge-Kutta results and a good agreement is achieved. The obtained results show that adding nanoparticles to water, increases the heat transfer amount that is also increased with nanoparticle concentration. On the other hand, increasing the magnetic field decreases the nondimensional heat transfer coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords:nanofluid
  • Natural convection
  • Porous Media
  • magneto hydrodynamic

مراجع

[1] Choi., S.U.S., “Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles”, Development and Applications of Non-Newtonian Flows, 66 (1995) 99-105.
[2] Murthy, P. V. S. N. and P. Singh," Heat and mass transfer by natural convectionin a non-Darcy porous medium" ActaMechanica 138 (1999): 243-254.
[3] Kishan, N., S. Maripala and C. Srinivas Reddy, " MHD Effects on free Convective Heat and Mass Transfer in a Doubly Stratified Non-Darcy Porous Medium"International Journal of Engineering Science and Technology, 3 (2011): 5450-5462.
[4] Hamad, M. A. A., " Analytical solution of natural convection flow of a nanofluid over a linearly stretching sheet in the presence of magneticfield" International Communications in Heat and Mass Transfer, 38 (2013):487–492.
[5] Mahmoudi, A. H., I. Pop and M. Shahi, " Effect of magnetic field on natural convection in a triangular enclosure filled with nanofluid" International Journal of Thermal Sciences, 59 (2012): 126-140.
[6] Rosca, A. V., N. C. Rosca, T. Grosan and I. Pop, " Non-Darcy mixed convection from a horizontal plate embedded in a nanofluid saturated porous media" International Communications in Heat and Mass Transfer, 39 (2012): 1080-1085.
[7] Vasu, B., V. R. Prasad and O. Anwar B´eg, " Thermo- Diffusion and Diffusion-Thermo Effects on MHD Free Convective Heat and Mass Transfer from a Sphere Embedded in a Non-Darcian Porous Medium" Journal of Thermodynamics, 10 (2012): 1155-1172.
[8] Patel, H.E., T. Pradeep, T. Sundararajan, A. Dasgupta, N.Dasgupta and S.K. Das, "A microconvection model for thermal onductivity of nanofluid" Pramana- Journal of Physics, 65 (2005): 863-869.
[9] Abdel-Halim and I.H. Hassan, "Differential transformation technique for solving higher-order initial valve problems" Appl. Math. Comput, 154 (2004): 299- 311.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 1
اردیبهشت 1396
صفحه 161-170

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار