انتقال گرما جابجايي طبيعي نانوسيال در يك محفظه بسته ذوزنقه اي پرشده باماده متخلخل در حالت عدم تعادل گرمايي

Natural Convection Heat Transfer of a Nanofluid in a Trapezoidal Enclosure Filled by a Porous Medium ConsideringLocal Thermal Non-equilibrium

در پژوهش حاضر، انتقال گرما جابجايي طبيعي نانوسيال درون محفظه بسته ذروزنقه اي اشباع شده با ماده متخلخل مورد بررسي قرار گرفته است. با استفاده از مدل عدم تعادل گرماي موضعي، سه معادله گرما (انرژي) براي فازهاي سيال، نانوذرات و جامد ماتريس ماده متخلخل تعريف شد. همچنين، به­ منظور تعيين رفتار جامع نانوذرات پخش شده درون فاز سيال، مدل غيرهمگن (بونجيورنو) بكار گرفته شد. معادلات حاكم در پژوهش حاضر، به شكل بيبعد خود انتقال يافته و در نهايت با استفاده از روش المان محدود حل شده اند. نتايج نشان مي دهند كه افزايش عدد رايلي اثر قابل توجهي بر روي عدد ناسلت متوسط فاز سيال و اثر كمتري بر روي عدد ناسلت متوسط نانوذرات دارد. ضمن اينكه افزايش پارامتر نسبت شناوري منجر به كاهش عدد ناسلت متوسط براي فاز سيال و نانوذرات مي­ شود. از طرف ديگر، تغييرات عدد ناسلت متوسط براي فاز جامد ماتريس ماده متخلخل در برابر تغييرات عدد رايلي و پارامتر نسبت شناوري، ناچيز است.

In present study, natural convection heat transfer of a nanofluid in a trapezoidal enclosure saturated by a porous medium is investigated. A local thermal non-equilibrium model including three thermal equations for the phases of fluid, nanoparticles and solid porous matrix is utilized. Moreover, in order to determine comprehensive behavior of dispersed nanoparticles inside the fluid phase, a non- homogeneous model (Buongiorno,s model) is employed. Governing equations in present study are transformed into a non-dimensional form and finally are solved by using the finite element method. The obtained results indicate that the increase of Rayleigh number has a significant increase in the average Nusselt number for the fluid phase and a less significant increase in the average Nusselt number for the nanoparticles. In addition, raising of the buoyancy ratio parameter tends to reduce the average Nusselt number for fluid phase and nanoparticles. In other hand, the variation of Rayleigh number and buoyancy ratio parameter shows a less impact on the average Nusselt number for the phase of porous sold matrix.