مقایسه مدل‌های همگن و بونجورنو با مدل اویلری-لاگرانژی در انتقال حرارت نانوسیالات در یک میکروکانال

Abstract

در این مقاله انتقال حرارت نانوسیالات در یک میکروکانال با استفاده از مدل یکفازی به روش همگن و مدل دوفازی به روش بونجورنو به‌صورت عددی حل و با نتایج مدل اویلری-لاگرانژی به عنوان یک روش دقیق، مقایسه شده است. سیال پایه آب و نانوذرات از دو جنس اکسید آلومینیوم و مس هستند. غلظت حجمی نانوذرات تا 2% و قطر آن‌ها 100 نانومتر و برای پرهیز از افت فشار زیاد در میکروکانال، رژیم جریان آرام و محدوده عدد رینولدز از 250 تا 1000 است. معادلات حاکم شامل پیوستگی، ممنتوم و انرژی به روش حجم کنترل حل شده‌اند. برای حل معادلات ممنتوم از روش سیمپل استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که حداکثر اختلاف نتایج مدل یک‌فازی همگن با نتایج مدل دوفازی اویلری-لاگرانژی برای نانوسیال آب-اکسد آلومینیوم در رینولدز 1000 و غلظت 2% اتفاق می‌افتد و برابر با 7/33 درصد و برای نانوسیال آب-مس در رینولدز 250 و غلظت 1% اتفاق می‌افتد و 6/6 درصد است. همچنین حداکثر اختلاف نتایج مدل بونجورنو با نتایج مدل اویلری-لاگرانژی برای نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در رینولدز 250 و غلظت 2% اتفاق می‌افتد و برابر با 3 درصد و برای نانوسیال آب-مس در رینولدز 1000 و غلظت 2% اتفاق می‌افتد و 2/09 درصد است. به این ترتیب با مدل بونجورنو می‌توان با حداکثر 3% خطا به نتایج روش دقیق اویلری-لاگرانژی دست یافت بدون آنکه به برنامه‌نویسی به روش پردازش موازی و امکاناتی مانند ابرکامپیوتر نیاز باشد.

Keywords

• نانوسیال
• مدل یک‌فازی همگن
• مدل دوفازی بونجورنو
• مدل دوفازی اویلری-لاگرانژی