شبیه‌سازی عددی جریان آرام نانو سیال در لوله‌های خمیده با مقطع مربعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

عضو هیئت علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

10.48301/kssa.2024.427698.2775

چکیده

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی اجباری جریان نانو سیال در لوله‌های خمیده‌ی افقی با مقطع چهار وجهی، تحت شار حرارتی به روش عددی بررسی شده است. از نانو سیال همگن ذرات اکسید آلومینیوم و آب به‌عنوان سیال پایه استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی و روش حجم کنترل برای حل عددی جریان به کار گرفته شده‌اند. در این مطالعه اثرات جریان‌های ثانویه و نیروی گریز از مرکز و شناوری بر میدان جریان در نظر گرفته شده است و همچنین به بررسی تأثیر عدد رینولدز، کسر حجمی ذرات جامد، اثر سطح خمیده در هندسه‌های مختلف بر میزان انتقال حرارت و افت فشار پرداخته شده است. نتایج در قالب خطوط هم‌تراز جریان و دما و همچنین نمودارهای عدد ناسلت و فشار ارائه گردیده است. انتقال حرارت و افت فشار در غلظت‌های مختلف ذرات جامد و اعداد رینولدز مختلف با هم مقایسه شده است. نتایج بیانگر آن است که با افزایش کسر حجمی ذرات جامد از 0 تا 5 درصد انتقال حرارت تا 10 درصد و افت فشار 100 درصد افزایش می‌یابد همچنین با افزایش عدد رینولدز از 100 تا 900 انتقال حرارت و افت فشار درون زانویی تا دو برابر افزایش می‌یابند. با توجه به نتایج سطح مقعر از داخل لوله تأثیر بیشتری در انتقال حرارت نسبت به سطح محدب ایفا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical simulation of laminar nanofluids flow in curved duct with square cross-section.

نویسندگان [English]

  • Behrooz Asadi Boroojeni
  • Ayoub Khosravi Farsani
Instructor, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational Univercity (TVU),Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this article, the forced displacement heat transfer of nanofluid flow in horizontal curved tubes with a four-sided cross-section, under heat flux, has been numerically simulated. A homogeneous nanofluid of aluminum oxide particles and water has been used as the based fluid. Continuity, momentum and energy equations and the control volume method are used to numerically solve the flow. In this study, the effects of secondary flows, centrifugal force, and buoyancy on the flow field are considered, and the effect of Reynolds number, volume fraction of nanoparticles, the effect of curved surface in different geometries on the amount of heat transfer and pressure drop is investigated. The results are presented in the cantour of flow and temperature parallel lines as well as Nusselt number and pressure graphs. Heat transfer and pressure drop in different concentrations of solid particles and different Reynolds numbers have been compared. The results show that by increasing the volume fraction of solid particles from 0 to 5%, the heat transfer increases up to 10% and the pressure drop increases by 100%. Also, by increasing the Reynolds number from 100 to 900, the heat transfer and pressure drop inside the knee increases up to two times. According to the results, the concave surface from inside the tube has a greater effect on heat transfer than the convex surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laminar flow
  • Nusselt number
  • curved tube
  • pressure drop
  • heat transfer

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 13 اسفند 1402
  • تاریخ دریافت: 20 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری: 05 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 12 اسفند 1402