EFFECT OF WAVY WALL ON CONVECTION HEAT TRANSFER OF WATER-AL2O3 NANOFLUID IN A LID-DRIVEN CAVITY USING LATTICE BOLTZMANN METHOD

چكيده در مطالعه حاضر، اثر ديواره ي موجي شكل بر انتقال حرارت جابجايي تركيبي نانوسيال آب-اكسيد آلومينيوم در يك محفظه با درب متحرك با استفاده از روش شبكه بولتزمن مورد بررسي قرار مي گيرد. براي مدلسازي مرزهاي منحني شكل در روش شبكه بولتزمن از روش انطباق مرزها كه دقتي مرتبه دو را براي ميدان جريان و دما فراهم مي آورد استفاده شده است. مسيله براي مقادير متفاوت عدد ريچاردسون ( )، كسر حجمي نانوذرات ( )، دامنه موج ديواره ( ) و اختلاف فاز ديواره ( ) در حاليكه عدد رينولدز برابر 25 مي باشد حل شده است. نتايج بدست آمده نشان دهنده نقش موثر ديواره موجي شكل در نرخ انتقال حرارت نانوسيال مي باشند. مشاهده مي شود كه افزايش دامنه ديواره موجي باعث كاهش مقدار متوسط عدد ناسلت در عدد ريچاردسون هاي بالا مي شود. فهميده مي شود كه افزايش كسر حجمي نانوذرات باعث بهبود نرخ انتقال حرارت مي شود. نتايج همچنين نشان مي دهند كه اضافه كردن نانوذرات به سيال پايه تاثيرات قابل توجهي بر ميدان جريان و دماي جابجايي تركيبي مي گذارد كه اين تاثيرات در عددهاي ريچاردسون كم بيشتر مي باشد

Abstract In the present study, the effects of wavy wall’s properties on mixed convection heat transfer of Water-Al2O3 Nanofluid in a lid-driven cavity are investigated using the Lattice Boltzmann Method (LBM). The Boundary Fitting Method with second order accuracy at both velocity and temperature fields is used to simulate the curved boundaries in the LBM. The problem is investigated for different Richardson numbers ( ), volume fractions of nanoparticles ( ), curve amplitudes ( ) and phase shifts of corrugated wall ( ) when the Reynolds number is equal to 25. The results represent the effective role of corrugated wavy wall on the rate of nanofluid heat transfer. It is observed that increasing the wavy wall’s amplitude leads to a decrease in the average Nusselt number in high Richardson number. It is found that increasing the volume fraction of nanoparticles enhances the rate of heat transfer. Results also show that adding nanoparticles to the base fluid has significant effects on both fluid flow and temperature field of the mixed convection, especially for low Richardson number.