شبیه سازی عددی انتقال حرارت نانوسیال در یک لوله مجهز به نوار پیچشی با استفاده از مدل دوفازی اویلری - لاگرانژی

چکیده مقاله

امروزه افزایش کارآیی و بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی دارای اهمیتی ویژه‌ است. تاکنون روش‌های مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در سیستم‌های حرارتی پیشنهاد شده است که از آن جمله می‌توان به استفاده از نانوسیالات و به‌کارگیری انواع مغشوش‌کننده‌های جریان سیال اشاره نمود. در مقاله حاضر، به‌کارگیری توأمان نانوسیال و نوارهای پیچشی به‌منظور ارتقای ضریب انتقال حرارت به‌صورت عددی بررسی شده است. در شبیه‌سازی عددی از یک مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی استفاده شده است. همچنین، مدل‌های مختلف آشفتگی برای شبیه‌سازی آشفتگی سیال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش کسر حجمی نانوذرات، کاهش نسبت پیچش و افزایش عدد رینولدز منجر به افزایش انتقال حرارت می‌شود. با کاهش نسبت پیچش از ۱۵ به ۵، مقدار انتقال حرارت از ۸ تا ۱۶% افزایش می‌یابد. با افزایش عدد رینولدز از ۱۰۰۰۰ به ۲۰۰۰۰، اختلاف دمای حداکثر مقاطع تا ۴/۵% کاهش را نشان می‌دهد. همچنین، مشاهده شد که با حرکت به سمت پایین‌دست جریان، مقدار اختلاف دمای حداکثر مقاطع کاهش می‌یابد. افزایش انتقال حرارت با حرکت بیشتر سیال و افزایش اثرات بیشتر نوار پیچشی به ‌سمت پایین‌دست از دلایل این کاهش هستند.