انتقال حرارت جابجايي اجباري و رفتار هيدروديناميكي نانوسيال آب/CuO در فضاي بين استوانه هاي هم محور چرخان

Forced convection heat transfer and hydrodynamic behavior of CuO/water nanofluid in concentric cylindrical annuli

در بخش اول اين مطالعه، مروري بر مطالعات مختلف بر روي انتقال گرماي جابجايي اجباري نانوسيال و مكانيزم هاي حاكم بر آن صورت گرفته و پس از مقايسه مدل هاي مختلف براي ضريب رسانايي و گرانروي موثر نانوسيال بر اساس مكانيزم هاي معرفي شده، بهترين مدل جهت مدل-سازي مسيله انتقال حرارت انتخاب شده است. سپس براي اولين بار رژيم جريان آرام توسعه يافته نانوسيال آب/اكسيد مس در فضاي بين استوانه هاي دوار تحت شرايط جابجايي اجباري با دو شرط مرزي دما ثابت و شار گرمايي ثابت به صورت عددي بررسي شده است. كد تجاري با استفاده از نتايج ديگران در شرايطيكسان اعتبارسنجي شده و نتايج حاصل مطابقت بسيار خوبي با نتايج آن هانشانمي دهند. نتايج نشان ميدهند كه كسر حجمي 1% يك نقطه گذار از يك نرخ افزايشي به نرخ افزايشي كمتر در انتقال حرارت از ديواره ها محسوب شده و افزايش غلظت ذرات تاثير چنداني بر ضريب اصطكاك ندارد. با افزايش عدد گراشف، كاهش انتقال گرما و ضريب اصطكاك در هر دو ديواره و در تمامي هندسه هابهجزدرمواردي مشاهده شده است. هم چنين نتايج نشان مي دهند كه افزايش عدد رينولدز جريان و چرخش استوانه داخلي سبب افزايش انتقال گرما و افزايش ناچيز ضريب اصطكاك است.

In the first part of this study, a literature review about the forced convection heat transfer of nanofluids and their mechanisms is performed. After comparing different models for the effective thermal conductivity and the viscosity of nanofluids, the best model is chosen based on the mechanisms to modeling the heat transfer. Then, for the first time, the fully developed laminar flow of water/CuO nanofluid in the space between two coaxial cylinders under conditions of forced convection for both the constant temperature and constant heat flux boundary conditions is investigated numerically.the commercial code and the method validated with the literature data at the same condition and the results of the comparison have shown very good agreements. Numerical results show that the volume fraction of 0.01 is a transition point from one rate to the lower rate of both walls heat transfer while there are little changes in the friction factor of these boundaries with the particle volume fraction increasing. However, the heat transfer and friction factors on both walls is reduced with the increasing Grashofnumber in all geometries. Also, the heat transfer of nanofluids is increased and the friction factors is reduced with increasing Reynolds number.