پديد آورنده :
رياحي، مهدي
عنوان :
بررسي عددي و انتقال حرارت نانوسيال در ميكرو كانال U شكل چرخان با سطوح آب گريز با شرايط مرزي لغزشي و پرش دمايي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژِي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
چهارده، 84ص.: مصور
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
توصيفگر ها :
ضريب عملكرد , جريان آرام , سطوح آبگريز و آبدوست
تاريخ نمايه سازي :
94/11/18
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، محسن نصراصفهاني
چكيده فارسي :
چكيده بررسي ميكروكانالها بهعنوان يكي از كاربرديترين ابزار انتقال سياالت در مقياسهاي ميكرو نانو از اهميت بتااليي برختوردار است تفاوت بسياري بين ميكروكانالها و كانالهاي معمولي وجود دارد اين تفاوتها عمدتا شامل اثرات لغزش سيال درسطح اثرات پرشدمايي اثرات كاهش عدد رينولدز به دليل ابعاد كوچك آن و معتادالت حتاكم متيباشتد از ستوي ديگتر ميتزان آبگريزي سطح ميكروكانال ميتواند اثرات محسوسي برافزايش ميزان لغزش سيال در مرز ديوارهها داشته باشد در تحقيق پيش رو ميدان جريان و انتقال حرارت جابهجايي نانوسيال در يك كانال U شكل چرخان در ابعاد ميكرو با فتر ستطوح ديتوارهي آبگريز بهصورت عددي بررسيشده است به دليل ابعاد كوچك كانتال رژيتم جريتان از نتوع آرام استت و ستيال بتهصتورت شده است در ابتدا مقدمهاي بر جريان و انتقال حرارت درون كانالها و ميكروكانالهتا ارابته و چگتونگي لغتزش تكفاز فر سياالت و پرشدمايي بررسي گرديده است پژوهشها و تحقيقات گذشته درزمينهي ميكروكانالهاي دوراني با شترايط مترزي لغزشي سيال و پرشدمايي و همچنين كارهاي انجامشده درزمينهي استفاده از نانوسيال مناسب ذكرشده است روند شبيهستازي معادالت حاكم و شرايط مرزي مناسب تشريح شده است اعتبارسنجي نتايج با دو مرجع تجربي صورت گرفته استت همچنتين جهت اطمينان از استقالل حل از شبكه نتايج شبكه با ابعاد مختلف مقايسه و مناسبترين شبكه انتخابشده است سپس با توجه به پژوهشهاي انجامشدهي گذشته درزمينهي نانوسيال آب اكسيد آلومينيوم بهعنوان نانوسيال مناسب انتخاب شد همچنين بتا توجته بته اثتر متقابتل دو شترط مترزي لغتزش و پترشدمتايي و باهتدا بررستي اهميتت هريتك از ايتن دو شترط بتهصتورت ت مرحلهبهمرحله ابتدا شرط مرزي لغزش و پسازآن پرشدمايي به حل افزوده شد و مشخص شد كه هردو شرط مرزي بر عملكرد حرارتي ميكروكانال اثر محسوستي دارنتد در بختش نتتايج ابتتدا بررستي پروفيتل و كانتورهتاي دمتا و سترعت جريتان آب در بخشهاي مختلف ميكروكانال U شكل با سرعتهاي دوراني مختلتف تحتت شتروط مترزي لغتزش و پترشدمتايي در اعتداد رينولدز بين 112 تا 1114 مطالعه شده است سپس پارامترهاي موضعي و كلي انتقال حترارت و افتت فشتار و همچنتين ضتريب عملكرد حرارتي براي جريان آب خالص در ميكروكانال U شكل بررسيشده است نتايج اين تحقيتق نشتان داد كته دو بختش گذر ورودي و خم ميكروكانال در مقايسه با گذر خروجي نقش مهمتري در انتقال حرارت كتل ميكروكانتال U شتكل دارنتد همچنين درنتيجهي اعمال شروط مرزي لغزش و پرشدمايي بهبود اندكي در انتقال حترارت اتفتا متيافتتد از طرفتي بته دليتل كاهش محسوس افت فشار ميكروكانال در اثر اعمال شرط مرزي لغزش نهايتا عملكرد حرارتي در مقايسه با شرايط عدم لغزش بهبود قابل توجهي مييابد پس از بررسي نتايج جريتان آب ختالص نتتايج جريتان نانوستيال آب اكستيد آلومنيتوم همگتن در آلظتهاي بين 5 1 تا 5 درصد ارابه و مقايسهي آن با نتايج جريان آب خالص موردبحث و بررسي قرارگرفته است نتتايج ايتن بخش از پژوهش نشان داد كه استفاده از نانوسيال موجب افزايش همزمان انتقال حرارت و افت فشار ميشتود بررستي ضتريب عملكرد حرارتي ميكروكانال نشان داد كه در صورت استفاده از نانوسيال در مقايسه با جريان آب خالص ضريب عملكرد براي آلظتهاي 5 1 و 2 درصد افزايش ولي در آلظت 5 درصد كاهش مييابد الكن با توجه به هدا اصلي استفاده از نانوسياالت در مسابل حرارتي كه افزايش انتقال حرارت ميباشد استفاده از نانوسيال آب اكسيد آلومنيوم در آلظتهاي باالتر از 2 درصد نيز بجاي آب خالص پيشنهاد ميگردد كلمات كليدي ميكروكانال U شكل دوراني چرخان انتقال حرارت ضريب عملكرد جريان آرام سرعت دوراني شروط مرزي لغزش و پرشدمايي طول لغزشي نانوسيال سطوح آبگريز و آبدوست
چكيده انگليسي :
85Numerical Investigation of Water and Nanofluid Heat transfer and Pressure drop Ina Rotating U shaped Microchannel with Slip Flow and Temperature jump Boundary Conditions Mehdi Riahi M riahi@me iut ac ir Date of Submission 2015 12 04 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Ahmad Sohankar asohankar@cc iut ac irAbstract In this work the water water Al2o3 nanofluid flow and heat transfer in a rotating U shaped microchannelwith a square cross section is investigated numerically for Reynolds numbers of 200 1000 The surfaces ofmicrochannel are assumed to be hydrophilic no slip flow and hydrophobic slip flow Effects of slip flow temperature jump and rotational speed in range of 0 300 rad s are studied on the heat transfer pressure dropand thermal performance coefficient Various slip lengths between zero no slip to 10 m are employed andtheir results are compared It is observed that the effect of slip flow on the leading and trailing walls resultsare not the same order due to rotational effects It is found that the slip flow augments the heat transferrelative to its no slip value while the temperature jump reduces it A relatively large reduction on the pressuredrop and an improvement on the Nusselt number are found when the slip length increases from zero to 10 m Moreover when water is employed as a working flow the thermal performance coefficient increases about43 percent for lower Reynolds and 11 percent for larger Reynolds number employed with increasingrotational speed from zero to 300 rad s The influence of using water Al2o3 nanofluid as a working fluid onthe heat transfer enhancement and pressure drop is also studied in a U shaped hydrophobic hydrophilicmicrochannel It is found that the existence of the nanoparticles in the base fluid is provided a considerableimprovement on the heat transfer that clearly increases with an increase of the particle concentration Reynolds numbers and rotational speeds employed Moreover using nanofluids with volume concentrationof 5 and increasing the Reynolds numbers from 200 to 1000 increases the pressure drop 2 5 times andseven times respectively while this increase is lower than 15 for increasing the rotational speed from zeroto 300 rad s The flow of water Al2o3 nanofluid improves the thermal performance coefficient in comparisonwith pure water in volume concentration of 0 5 and 2 while it reduses for volume concentration of 5 Although the water Al2o3 nanofluid of 5 decreases about 15 18 5 in Reynolds numbers of 200 to 1000with 5 m slip length the thermal performance coefficient due to providing a higher pressure drop but it isrecommended because it provides high heat transfer augmentation about 40 in comparison with pure water Keywords U shaped microchannel slip flow temperature jump rotational speed slip length thermalperformance coefficient hydrophilic hydrophobic
استاد راهنما :
احمد سوهانكار
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، محسن نصراصفهاني
