تحليل عددي لتأثير جسيمات النانو في جريان المائع و انتقال الحرارة بالحمل القسري في مجرى يحوي مقاطع مثلثة مختلفة

Other Title(s)

Numerical analysis of effect of nano-particles on fluid flow and heat transfer by forced convection in channel with different traingle configuration

Parallel Title

Numerical analysis of effect of nano-particles on fluid flow and heat transfer by forced convection in channel with different traingle configuration

Joint Authors

عمار أحمد محمود
أمير سلطان داؤد

Source

مجلة هندسة الرافدين

Issue

Vol. 24, Issue 2 (31 Dec. 2019), pp.56-64, 9 p.

Publisher

University of Mosul College of Engineering

Publication Date

2019-12-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

9

Main Subjects

Mechanical Engineering

Topics

Abstract AR

تناول هذا البحث تحليل عددي لمحاكاة ثلاثية الابعاد لانتقال الحرارة و جريان المائع بالحمل القسري في قناة ذات مقطع مربع تحوي على اضلاع مختلفة الاشكال و تأثير اضافة الجسيمات النانوية.

لتدفق حراري ثابت اعلى القناة و اسفلها، وقد افترضت الدراسة أن المائع النانوي يخضع لفرضية احادي الطور إذ يعامل المائع الأساس (الماء) و جسيمات النانو (Al2O3) بوصفه خليطا متجانسا وأن المائع النانوي غير قابل للانضغاط و جريانه مستقر و طباقي، و كانت جسيمات النانو المستخدمة بقطر 25 نانومتر بنسب تركيز حجمي (1-5)% .

استخدم برنامج (ANSYS 18.1 FLUENT) الذي هو احد برامج ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) و باستخدام طريقة الحجم المحدد (finite volume method) لحل المعادلات الحاكمة.

وقد درس في هذا البحث تأثير استخدام الأضلاع المختلفة و تراكيز جسيمات نانوية مختلفة في انتقال الحرارة و جريان المائع.

باستخدام أضلاع (Ribs) اعلى القناة و اسفلها بترتيبين متتاليين و متعاقبين، و بعدد خمس أضلاع لكل سطح و بشكلين كال (المثلث نوع A و المثلث نوع B) و كانت قيمة نسبة العرض للارتفاع للأضلاع (aspect ratio) (2).

عند خمس قيم مختلفة لأعداد رينولدز (300، 500، 700، 900 و 1200).

بينت النتائج أن الاضلع المثلثة نوع (A) ذات الترتيب المتعاقب تمثل كأفضل حالة من بين الاشكال التي درست و لإعداد رينولدز جميعها.

إذ كانت اعلى قيمة لمعيار الاداء تم تحقيقها (1.8561) باستخدام المائع النانوي بتركيز 5% ، مقارنة بـ (1.5991) للقناة نفسها و باستخدام الماء فحسب و عند عدد رينولدز 1200.

و عند تركيز حجمي 5 % كانت زيادة معامل انتقال الحرارة (h) تساوي (29.78% ) و هي اكثر من زيادة الموصلية الحرارية التي تساوي (16.48% ) عند استخدام المائع النانوي فحسب، اما عند اضافة الاضلاع المثلثة نوع (a) ذات الترتيب المتناوب و عند تركيز حجمي 5 % كانت نسبة الزيادة في معامل انتقال الحرارة (h) تساوي (143.03% ).

فضلا عن ذلك عوامل أخرى مثل التشتت و الحركة البراونية و الترحيل الحراري ومولد الدوامات و هجرة الجسيمات النانوية التي تكون مسؤولة أيضا عن تعزيز نقل الحرارة.

Abstract EN

This research presents a numerical analysis of the three-dimensional simulation of heat transfer and fluid flow incloded forced convection through a square-section channel with different ribs and the effect of addition of nanoparticles with constant heat flux up and down the channel.

The single-phase approach of Nano-fluid is employed; it is assumed that the base fluid (water) and nanoparticles (Al2O3) are treated as a homogeneous mixture.

The study assumes that the Nano-fluid incompressible, steady and laminar.

The nanoparticles used in 25 nanometers and with volumetric concentration (1-5) % .

ANSYS 18.1 FLUENT is a computational fluid dynamics (CFD) program.

The finite volume method was used to solve the ruling equations.

To ensure accuracy of the results, the validity was performed with previous studies of the channel and under the same boundary conditions and the result was Compatible.

By using ribs at the top and bottom of the channel in two alignment inline and staggered, and five ribs per surface, and in tow shapes (triangle A and triangle B).

The aspect ratio is equal to (2(.

with five different values for Reynolds numbers (300, 500, 700, 900 and 1200).

The results showed that triangular ribs type (A) with staggered alignment represent the optimal state of the all studied shapes and at all Reynolds numbers.

The maximum value of the performance evaluation criteria (PEC) was 1.8561 and the use of Nano-fluid at a concentration of 5% compared to 1.5991 for the same channel using water only, and at Reynolds number 1200.

At 5% volume concentration, the heat transfer coefficient (h) was 29.78% higher than the thermal conductivity increase of 16.48% when using only the Nano-fluid.

When adding the triangular ribs type (A), the increase in heat transfer coefficient (h) is equal to (143.03% ).

Actually, other factors such as dispersion, Brownian motion, hermophoresis, vortex generator, and nanoparticles migration also are responsible for the enhancement of convective heat transfer.

American Psychological Association (APA)

عمار أحمد محمود وأمير سلطان داؤد. 2019. تحليل عددي لتأثير جسيمات النانو في جريان المائع و انتقال الحرارة بالحمل القسري في مجرى يحوي مقاطع مثلثة مختلفة. مجلة هندسة الرافدين،مج. 24، ع. 2، ص ص. 56-64.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1015088

Modern Language Association (MLA)

عمار أحمد محمود وأمير سلطان داؤد. تحليل عددي لتأثير جسيمات النانو في جريان المائع و انتقال الحرارة بالحمل القسري في مجرى يحوي مقاطع مثلثة مختلفة. مجلة هندسة الرافدين مج. 24، ع. 2 (كانون الأول 2019)، ص ص. 56-64.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1015088

American Medical Association (AMA)

عمار أحمد محمود وأمير سلطان داؤد. تحليل عددي لتأثير جسيمات النانو في جريان المائع و انتقال الحرارة بالحمل القسري في مجرى يحوي مقاطع مثلثة مختلفة. مجلة هندسة الرافدين. 2019. مج. 24، ع. 2، ص ص. 56-64.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1015088

Data Type

Journal Articles

Language

Arabic

Notes

يتضمن مراجع ببليوجرافية : ص. 62-63

Record ID

BIM-1015088