مطالعه عددی جریان و انتقال حرارت نانوسیال تیتانیوم دی اکسید آب در میکروکانال به همراه گردابه ساز

هدف این پژوهش مطالعه عددی عملکرد انتقال حرارتی و هیدرولیکی نانوسیال تیتانیوم دی اکسید /آب در یک میکرو کانال با گردابه سازهای طولی می باشد. در این مطالعه به تحلیل و شبیه سازی جریان آرام نانوسیال به صورت دوفاز داخل میکروکانالی به همراه گردابه ساز و بررسی تاثیر قرار دادن گردابه سازها بر انتقال حرارت در نانوسیالها پرداخته شده که در پژوهش های پیشین توجهی به این امر نشده است. شبیه سازی میکروکانال به صورت سه بعدی با مقطع مستطیلی و قطر هیدرولیکی mm ۱۶۰ و ۶ جفت گردابه ساز انجام شده است که حرارت به صورت شار ثابت از طرف دیواره زیرین میکرو کانال به آن وارد می شود. تحلیل توسط نرم افزار ۱۵ Fluent و با مدل دو فازی بهبود یافته ای انجام شده است. نتایج مدل دوفازی با نتایج پژوهشی تجربی مقایسه شد که از تطبیق خوبی برخوردار بود. همچنین مطالعاتی بر روی مستقل سازی نتایج از شبکه بندی مش صورت گرفت و شبکه بندی مناسبی انتخاب شد. نانوسیالات شامل کسر حجمی های پایین ( ۲ / ۳ - ۱٪) برای نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با اندازه قطرهای ۲۱، ۴۰ و ۶۰ نانومتر در سیال پایه آب مورد مطالعه قرار گرفتند. در این مطالعه نتایج افزودن گردابه سازهای طولی به میکروکانال با نانوسیالات مختلف مورد بررسی قرار گرفت و همچنین نتایج افزودن نانوذرات با قطرها و کسر حجمی های مختلف با یکدیگر مقایسه شد. نتایج مشخص می کند که اضافه کردن گردابه سازها به میکروکانال به طور قابل ملاحظه ای موجب افزایش نرخ انتقال حرارت در آن می شود. همچنین انتقال حرارت با افزودن نانوذرات به سیال پایه بهبود یافت که این افزایش رابطه مستقیمی با افزایش کسر حجمی و کاهش قطر نانوذرات داشت. قابل ذکر است که استفاده ازگردابه ساز در میکروکانال و نانوذرات در سیال پایه موجب افزایش افت فشار می شود که میزان آن در شرایط مختلف بررسی شد