حل عددي و بررسي تاثيرات توابع توزيع نانوذرات بر انتقال گرماي همرفتي اجباري درون يك مجرا

Numerical Solution and Investigation of the Effects of Nano Particle’s Distribution Functions on Force Convection Heat Transfer inside a Duct

بررسي انتقال گرماي همرفتي نانوسيال با توابع توزيع متفاوت درون يك مجرا، موضوع بحث اين مقاله مي­ باشد. عناصر تفرق و يا نانوذرات در داخل مجرا را مي‌توان علاوه بر توزيع يكنواخت، با توابع توزيع متفاوتي از جمله توزيع سهموي يا توزيع نمايي پخش كرد. در اينجا تزريق نانوذرات با توزيع­ هاي مختلف درون جريان سيال جهت دستيابي به بيشترين ميزان انتقال گرما با يكديگر مقايسه شده ­اند. با توجه به كاربردهاي زيادي كه كانال صفحات موازي و همچنين لوله، به عنوان مجراي عبور سيال، در صنعت، دارند، لذا نتايج عددي براي اين دو هندسه، ارائه و مقايسه مي­ گردند. جهت انجام مقايسه كامل و مفيد، تعداد عناصر تفرق يكساني براي هر يك از توزيع ها درنظر گرفته مي­ شود. اعتبارسنجي نتايج توسط راه حل تحليلي براي يك وضعيت ساده از مسئله انجام شده است. حضور نانوذرات با توزيع سهموي و افزايش شاخص اندازه ذرات، عدد ناسلت و ويژگي­ هاي انتقال گرما را به شكل پيوسته كاهش مي ­دهد. براي توزيع نمايي، افزايش شاخص اندازه ذرات منجر به يك رفتار صعودي-نزولي براي عدد ناسلت مي ­شود. بنابراين در اين توزيع، اندازه بهينه ­اي براي عناصر تفرق به دست مي ­آيد.

Investigation of forced convection heat transfer of nanofluid with different distribution functions inside a duct is the subject of this article. The dispersive elements or nanoparticles can be distributed with different distributions such as parabolic, exponential and uniform functions. Injections of nanoparticles with various distribution functions into the fluid regime are compared to achieve maximum heat transfer. Due to the many applications of the parallel plates channel and also the pipe, as the flow duct, the numerical results for these two geometries are presented and compared. For a complete and useful comparison, the number of the dispersive elements is the same for each arrangement. For each of the distribution functions, the energy equation is dimensionlessed and solved numerically. The validation of results is verified by the analytical solution for a simple status of the problem. The presence of the nanoparticels with parabolic distribution and increase the particle size index decrease the Nusselt number and heat transfer characteristics with univocal form. For the exponential arrangement, increase the particle size index lead to an ascending-descending behavior for Nusselt number. Therefore in this distribution, the optimum size for dispersive elements is obtained.