تحلیل عددی رفتار انواع نانوسیال در حفره های بلند |
هدف از انجام این تحقیق شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال است. بر این اساس و به منظور آشنایی بیشتر با ویژگیهای این تحقیق، نیاز به درک بهتر مفاهیم مطرح شده مثل جابجایی طبیعی، خواص نانوسیال و جریان نانوسیال است. این فصل هر یک از مفاهیم فوق را بهطور جداگانه معرفی کرده و ویژگیها و پیچیدگیهای آنها را به شکل اجمالی مطرح مینماید.
1-1- جابجایی طبیعی
جابجایی هوا و تهویه در داخل بناها و ساختمانها، تانکرهای ذخیره مایعات، ساختار سلولهای خورشیدی، خنک کاری تجهیزات الکترونیکی، انتقال حرارت طی رشد کریستالها و جریان بین دیوارههای رآکتور هستهای.
میدانیم وقتی قسمتی از سیال نسبت به قسمت دیگر گرمتر باشد، منبسط شده و چگالی آن کم میشود. به همین دلیل است که گردابههای حرارتی در اتمسفر و اقیانوسها ایجاد میگردند و یا بالنهایی که با هوای گرم پر میشوند، بالا میروند. جابجاییهای طبیعی به دو دسته تقسیم میگردند که هر کدام با الگوهای رفتاری خاصی مشخص میشوند. اولین دسته که “گرمایش از سطح زیرین”[4] نام دارد، در اثر حرارت دادن یک صفحه زیرین که سیال سردتری در روی آن در جریان است، ایجاد میگردد. مشخصه اصلی این دسته، وجود ساختارهای بزرگ و منسجم در سیال مانند پلومها[5]، سلولهای حرارتی[6] و سلولهای رایلی-بنارد[7] است. دومین دسته به “گرمایش از کنارهها”[8] معروفند که صفحه عمودی گرم سادهترین مثال این دسته به شمار میرود. مشخصه اصلی این دسته هم گرادیانهای شدید دما و سرعت در لایههای مرزی است.
امروزه، تحقیقات مکانیک سیالات در این خصوص به دو زمینه مطالعاتی محدود میشود. زمینه مطالعاتی اول اندازهگیری تجربی دادههای جریان و دیگری، شبیه سازی عددی معادلات ریاضی حاکم بر جریان است. مطالعه در هر کدام از این زمینهها مشکلات مخصوص به خود را دارد. کار تجربی از نااطمینانیهایی که در شرایط مرزی وجود دارد و همچنین مشکل اندازه واقعی مدل رنج میبرد و معمولا پر هزینهتر از روش عددی است. هر چند برای اثبات درستی روش عددی و بدست آوردن فرضیات و ثوابت تجربی، روش تجربی همواره لازم است. اما اگر
خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir
یک مدل عددی برای حالت خاصی به کمک دادههای تجربی تأیید شود، نتایج آن مدل برای حالتهای مشابه نیز قابل استناد است، بدون اینکه برای آن حالتها نیاز به هزینه کار تجربی باشد و این نقطه قوت شبیه سازی عددی است.
2-1- نانوسیال
گرمایش و سرمایش یک سیستم توسط سیال در بسیاری از صنایع مانند صنایع الکترونیک، نیروگاهها، دستگاههای نوری ،آهنرباهای ابر رسانا، کامپیوترهای فوق سریع، موتورهای ماشین و بسیاری از کارخانجات از اهمیت زیادی برخوردار است. تمامی سیستمهای خنک کننده وگرمایشی بر پایه انتقال حرارت طراحــی میشوند. با توجه به این امر توسعه تکنیکهای موثر انتقال حرارت با توجه به محدودیت منابع طبیعی و تمایل به کاهش هزینهها بسیار ضروری میباشد. بطور معمول سیستمهای خنک کننده با هوا بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و قابل اطمینانتر هستند. اما زمانیکه نیاز به شار حرارتی[1] بالا و انتقال حرارت سریع وجود دارد، از مایعاتی مانند آب، اتیلن گلیکول و مایعات مناسب دیگر استفاده میشود که محدودیت حرارتی دارند. سیالات معمول مورد استفاده برای انتقال حرارت دارای ضریب رسانش حرارتی پایین میباشند، در حالی که فلزات دارای رسانش حرارتی بالاتر از سه برابر اینگونه سیالات میباشند. بنابراین استفاده از ذرات جامد فلزی و ترکیب آنها با اینگونه سیالات برای افزایش ضریب رسانش حرارتی و در نتیجه افزایش راندمان حرارتی بسیار مطلوب به نظر میرسد.
[1] Heat Flux
[2] Nano Fluid
[3] Micrometer
[4] Nano Fluid
[5] Nanometer
[1] Natural Convection
[2] Forced Convection
[3] Free Convection
[4] Heating-from-below
[5] Plumes
[6] Thermal Cells
فرم در حال بارگذاری ...
[جمعه 1400-05-15] [ 06:09:00 ب.ظ ]
|