حل عددی دوفازی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال در یک میکرولوله ی افقی، با روش اویلری-لاگرانژی

در مطالعه ی پیش رو، جریان و انتقال حرارت جابجایی آرام دو نوع نانوسیال آلومینا /آب و مس/ آب در یک میکرولوله ی افقی، تحت شرایط دیواره دما ثابت و دیواره شار ثابت، به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به این ترتیب که معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی برای فاز پیوسته با استفاده از روش تفاضل محدود و معادلات حرکت و انرژی برای ذرات با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهار حل شده اند. در محاسبه ی مکان و سرعت ذرات کلیه ی نیروهای وارده از جمله نیروی دراگ، بالا برندگی سافمن، براونی، فشار، وزن و شناوری لحاظ شده است. ارتباط بین دوفاز از طریق جملات چشمه ای است که از حل لاگرانژی بدست آمده و وارد حل اویلری شده اند. به منظور کاهش زمان اجرای برنامه نیز، از روش پردازش موازی استفاده شده است. با بررسی توزیع ذرات مشاهده شد که به جز نزدیک دیواره ها نانوذرات در بقیه ی قسمت های کانال به صورت یکنواخت توزیع می شوند. همچنین، اختلاف سرعت و دما بین ذره و سیال اطراف آن اندک بوده ولی حضور ذرات باعث ایجاد تغییراتی در پروفیل سرعت و دما نسبت به آب خالص می شود. از طرفی مقایسه ی مدل تک فاز با مدل دوفاز نشان داد که در حل دوفاز میزان افزایش انتقال حرارت بیشتر و نتایج به صورت میانگین ۲درصد به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر است.

Keywords:

نانوسیال , انتقال حرارت جابجایی , میکرولوله , روش دوفازی اویلری لاگرانژی , پردازش موازی