مطالعه جريان جابه جايي تركيبي نانوسيال ريزقطبي در حفره با ديواره متحرك

Investigation of Mixed Convection Flow in a Lid-driven Cavity Filled with Micropolar Nanofluid

به منظور بررسي قابليت مدل سيال ريزقطبي در شبيه سازي رفتار نانوسيال ها، انتقال حرارت جابه جايي تركيبي نانوسيال ريزقطبي در يك محفظه مربعي بسته با درپوش متحرك مورد بررسي عددي قرار گرفته است. بدين منظور معادلات حاكم به روش حجم محدود و توسط الگوريتم سيمپل حل شده اند. در اين مقاله اثر پارامترهايي چون عدد گراشف، نسبت حجمي نانوذرات و نسبت ميكروپولاريته روي انتقال حرارت نانوسيال اكسيد آلومينيوم- آب بررسي شده است. همچنين براي محاسبه خواص ويسكوزيته و ضريب رسانش نانوسيال از مدل خواص متغير با دما استفاده شده است كه در واقع حركت براوني ذرات را نيز در نظر مي گيرد. نتايج نشان مي دهد كه افزايش گراشف موجب تقويت نيروي شناوري، افزايش عدد ناسلت و ميزان انتقال حرارت مي شود. همچنين افزايش ويسكوزيته چرخشي در اعداد گراشف پايين منجر به تقويت جابه جايي اجباري مي شود و عدد ناسلت روي ديواره پايين را افزايش مي دهد، اما در عدد گراشف 105 افزايش ويسكوزيته چرخشي تا 1=k باعث كاهش انتقال حرارت و افزايش آن به مقداري بزرگ تر، موجب افزايش انتقال حرارت مي شود. افزودن نانوذرات به سيال منجر به افزايش ميزان انتقال حرارت مي شود، هر چند ميزان افزايش انتقال حرارت در kهاي غيرصفر كمتر از حالت نيوتوني است.

In order to evaluate the ability of micropolar fluid model to simulate nanofluids, mixed convective heat transfer of a micropolar nanofluid in a square lid-driven cavity has been numerically studied. The governing equations were solved by finite volume method, using SIMPLE algorithm. In this paper, the effect of parameters like the Grashof number, the volume fraction of nanoparticles, and micropolarity ratio on the heat transfer of Al2O3-Water nanofluid have been investigated. Also, to calculate fluid viscosity and thermal conductivity coefficient of the nanofluid, the temperature-depended variable model was used, considering the Brownian motion of the particle. The results showed that the increase in Grashof number amplifies the buoyancy force and enhances the Nusselt number as well as heat transfer rate. Also, the increase in micropolar viscosity at low Grashof numbers intensifies the forced convection and increases the Nusselt number over the hot wall. However, at Gr=105, the increase in micropolar viscosity up to K=1 leads to the decrease in the amount of heat transfer, but its further increase entails the increase in heat transfer. Although the addition of nanoparticles to the fluid improves heat transfer rate, the extent of improvement at micropolar nanofluid is lower than that in the Newtonian nanofluid.