مرضیه بابایی ربیعی

امروزه بخش بزرگی از انرژی مورد نیاز در صنعت و نیز مصارف خانگی به صورت انرژی حرارتی میباشد. به همین دلیل محققان همواره به دنبال بهبود یا توسعه راههای جدیدی برای افزایش آهنگ انتقال حرارت در سیستمهای حرارتی بودهاند. در نتیجه این تالشها راندمان آنها افزایش و در اکثر مواقع هزینههای اقتصادی نیز کاهش یافته است. در سالهای اخیر جریان سیال لزج عبوری و انتقال حرارت جابهجایی اجباری از استوانه به دلیل کاربرد زیاد آن در مبادلهکنهای حرارتی مورد توجه محققان بسیاری بوده است. روشهای زیادی به منظور بهبود عملکرد این دستگاهها استفاده میشود، که منجر به صرفهجویی در انرژی، کاهش اندازه سیستم و زمان انتقال حرارت میشود. از جمله این روشها میتوان به استفاده از نانوسیال و مواد متخلخل اشاره کرد که از روشهای غیرفعال افزایش انتقال حرارت میباشند. در همین راستا، این پایاننامه در ابتدا به بررسی عددی جریان نانوسیال و انتقال حرارت اطراف و درون استوانه تمام متخلخل و استوانه با پوشش متخلخل با در نظرگرفتن سرعت نسبی بین سیال پایه و نانوذره و برابر بودن دمای فاز جامد و نانوسیال محیط متخلخل با استفاده از نرم افزار فلوئنت میپردازد. به این منظور از روش دوفازی مخلوط برای مدلسازی نانوسیال و مدل دارسی-برینکمن-فورچهیمرو مدل یکمعادلهای انرژی برای مدلسازی جریان و حرارت در محیط متخلخل استفاده شده است. در بخش دوم پایاننامه نیز به بررسی هیدرودینامیکی و حرارتی جریان متقاطع نانوسیال از استوانه با پوشش متخلخل با فرض عدم لغزش سیال پایه و نانوذره و نابرابری دمای فاز جامد و نانوسیال محیط متخلخل با استفاده از نرم افزار کامسول پرداخته شده است. نتایج نشان داد که افزایش اعداد دارسی، رینولدز و کسرحجمی باعث افزایش انتقال حرارت از استوانه متخلخل میشود و اثر عدد دارسی بر افزایش حرارت بیشتر از کسرحجمی میباشد. افزایش عدد رینولدز و پوشش متخلخل اطراف استوانه جامد باعث افزایش طول گردابه میشود. افزایش عدد دارسی نیز جدایش جریان را به تاخیر میاندازد و زاویه جدایش افزایش مییابد. همچنین مشاهده شد که با افزایش نسبت رسانش حرارتی موثر سیال به جامد و ضریب انتقال حرارت بینفازی و نسبت ضخامت الیه متخلخل و کاهش اعداد پرانتل و رینولدز شدت اعتبار فرض تعادل حرارتی افزایش مییابد.