مطالعه عددی اثر مهاجرت نانوذرات بر میدان جریان، توزیع دما و تولید انتروپی در جریان درون ریزمجراهای دایروی

در تحلیل های تک فاز جریان نانوسیالات، به طور معمول خواص ترموفیزیکی با فرض یکنواخت بودن توزیع غلظت نانوذرات محاسبه میشود؛ که این روش از دقت کافی برخوردار نیست. در این مطالعه با در نظر گرفتن مکانیزم های موثر بر پخش نانوذرات در سیال پایه، شامل نرخ برش، گرادیان لزجت و حرکت براونی، میدان غلظت نانوذرات در حوزه جریان محاسبه شد. به این منظور جریان نانوسیال تیتانیا-آب پنج درصد، در لوله هایی با قطر بین ۲ / ۰ تا ۴ میلی متر به روش حجم کنترل حل شد. با استفاده از این میدان غلظت، تغییرات مکانی خواص ترموفیزیکی نانوسیال در محاسبات وارد شد. نتایج نشان میدهد در لوله های با قطر کمتر از یک میلی متر، پدیده مهاجرت ذرات موجب انحراف قابل توجه غلظت ذرات از توزیع یکنواخت میشود. به طوری که در لوله های با قطر ۱ و ۲ / ۰ میلی متر غلظت نانوذرات در مرکز لوله به ترتیب ۱۵۴ و ۶۰۳ درصد نسبت به مجاورت دیواره افزایش پیدا میکند. حل میدان سرعت و دما نشان داد تاثیر مهاجرت ذرات بر این پارامترها چندان زیاد نیست. به نحوی که برای لوله های با قطر ۲ / ۰ و ۱ میلی متر، حداکثر اختلاف در مقدار سرعت و دما به واسطه درنظر گرفتن این پدیده به ترتیب ۵ و ۰۱۵ / ۰ درصد است. با این حال محاسبه تولید انتروپی در جریان نشان داد مقدار تولید انتروپی کل در لوله ای به قطر ۲ / ۰ و ۱ میلی متر در صورت درنظر گرفتن مهاجرت ذرات به ترتیب ۵۷ و ۱۴ درصد کاهش پیدا می کند. بنابراین در تحلیل قانون دوم جریان نانوسیالات، بویژه در کانال های با قطر کوچکتر از یک میلیمتر لازم است پدیده مهاجرت ذرات درنظر گرفته شود.

Keywords:

مهاجرت ذرات , نانوسیال , تولید انتروپی , میکروکانال