مدلسازی جریان آرام نانوسیالات مختلف حول پره مستطیلی تخت با هدف بهینه سازی هندسی در یک چاه حرارتی

مهندسی مکانیک و ارتعاشات

مقاله 2، دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 27، تیر 1396، صفحه 14-21   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

سیدمحمدجواد طاهری¹؛ علی حیدری^{* 2}

¹گروه مکانیک، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

²هیئت علمی

چکیده

در این مقاله، یک مدلسازی ریاضی با هدف بهینه سازی هندسی مقطع عرضی پره صفحه تخت انتها عایق با کاربرد در تعیین عرض بی‌بعد بهینه چاه حرارتی با استفاده از 8 نوع مختلف نانوسیالات خنک کننده شامل نانوذرات آلومینا، سیلیکا، تیتانیوم‌دی‌‌اکسید، اکسید‌مس، طلا، مس، الماس و فروس‌اکسید با سیال پایه آب، انجام ‌گرفته ‌است. جریان برخورد کننده به پره آرام در نظر گرفته‌شده و تأثیر عدد رینولدز، کسر حجمی، قطر نانوذرات، سرعت متغیر و دمای متوسط جریان نانوسیالات بر بهینه سازی عرض بی‌بعد پره و عملکرد حرارتی آن بررسی شد. پره صفحه تخت عایق از جنس مس که دارای ضریب رسانش گرمایی بالایی می‌باشد در نظر گرفته شده ‌است. نانوسیالات مختلف با کسرهای حجمی در محدوده 0.005 الی 0.1 درصد حجمی در قطرهای نانوذرات در رنج 8-10×3 تا 7-10×1 نانومتر برای پره با مقطع نازک مستطیلی تحلیل می‌شود. در این تحلیل با فرض اولیه زیاد بودن طول پره نسبت به عرض، حجم پره ثابت در نظر گرفته‌شده و پهنای پره بهینه سازی شده و سپس عملکرد حرارتی پره با این عرض بهینه بررسی می‌شود. نتایج تحلیل نشان داد که بیشترین عرض بی‌بعد بهینه پره برای نانوسیال طلا/ آب و کمترین مقدار مربوط به نانوسیال سیلیکا/ آب بدست می‌آید. همچنین با افزایش کسر حجمی، دمای میانگین ورودی و سرعت ورودی جریان، عرض بی‌بعد بهینه افزایش و با افزایش قطر نانوذرات کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

بهینه سازی هندسی؛ پره صفحه تخت؛ نانوسیالات؛ اندازه نانوذرات؛ کسر حجمی

مراجع