پایان نامه شبیه سازی عددی جریان نانوسیال‌ غیرنیوتنی در میکروکانال

پایان نامه شبیه سازی عددی جریان نانوسیال‌ غیرنیوتنی در میکروکانال
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک -گرایش تبدیل انرژی
چکیده
تحقیقات در زمینه انتقال حرارت سوسپانسیون‌های با ذرات جامد در ابعاد نانومتر درون سیال پایه در دهه اخیر آغاز شده است. تحقیقات اخیر در زمینه نانوسیالات، نشان داده است که افزودن نانوذرات باعث افزایش چشمگیری در انتقال حرارت سوسپانسیون می‌شود. از راه‌های مرسوم دیگر جهت بهبود عملکرد حرارتی دستگاه‌ها، استفاده از کانال‌ها با ابعاد میلی و میکرو است. با توجه به گستردگی و اهمیت سیالات غیرنیوتنی در صنایع گوناگون، هدف از این تحقیق بررسی عددی جریان و انتقال حرارت نانوسیال‌ غیرنیوتنی در رژیم جریان آرام درون میکروکانال است.
در پایان‌نامه حاضر، از ترکیب‌ نانوسیال محلول 5/0% وزنی کربوکسی متیل سلولز- اکسید تیتانیم با قطر نانوذرات nm10 و کسرهای حجمی متفاوت برای بررسی اختلاط جریان در کانال و میکروکانال استفاده شده است. از مدل تک‌فازی برای حل معادلات استفاده شده است. برای حل معادلات، یک کد عددی دو بعدی به زبان فرترن نوشته شده است. برای گسسته‌سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. برای تولید شبکه، از آرایش شبکه هم‌جا استفاده شده و معادلات کوپل فشار و سرعت نیز با استفاده از الگوریتم سیمپل تغییر یافته حل شده‌اند. در نهایت تأثیر پارامتر اتلاف لزجی که در جریان سیال در کانال‌هایی با ابعاد معمول اهمیت چندانی ندارند و در میکروکانال‌ها حائز اهمیت می‌شود مورد مطالعه قرار گرفته‌است.

کلمات کلیدی: نانوسیال غیرنیوتنی، میکروکانال، انتقال حرارت جابجایی، شبکه همجا.

فهرست
فصل اول: معرفی 1
مقدمه 2
1-1 مروری بر روشهای افزایش انتقال حرارت 2
1-1-1 میکروکانال‌ها 2
1-1-1 مواد افزودنی به مایعات 3
1-2 نانوسیال 3
فصل دوم: نانوسیال و تعیین خواص آن 4
مقدمه 5
2-1 کاربردهای نانوسیال 5
2-2 پارامترهای تأثیرگذار بر ضریب هدایت حرارتی 6
2-3 تعیین خواص نانوسیال 6
2-3-1 دانسیته 7
2-3-2 ظرفیت گرمایی ویژه 7
2-3-3 ضریب هدایت حرارتی 7
2-3-4 لزجت دینامیکی 8
فصل سوم: میکروکانال 9
مقدمه 10
3-1 دلایل گرایش به ابعاد میکرو 10
3-2 دسته‌بندی کانال‌ها از لحاظ ابعاد 10
3-3 اثرات ابعادی در میکروکانال 11
3-3-1 اثر ورودی 11
3-3-3 اتلاف لزجی 13
فصل چهارم: سیالات غیرنیوتنی 14
مقدمه 15
4-1 معرفی سیالات غیرنیوتنی 16
4-2 رفتار مستقل زمانی سیال 17
4-2-1 رفتار نازک برشی 18
4-2-1-1 معادله سیال توانی یا استوالد دی وائل 19
4-2-1-1 معادله ویسکوزیته کراس 21
4-2-1-3 معادله سیال الیس 21
4-2-2 رفتار ویسکو-پلاستیک سیال 21
4-2-3 رفتار ضخیم برشی یا دیلاتانت 24
4-3 رفتار وابسته زمانی سیال 26
4-4 رفتار ویسکو الاستیک سیال 26
فصل پنجم: بررسی کارهای انجام شده 28
مقدمه 29
5-1 جریان در میکروکانال 29
5-2 نانوسیال 33
5-3 سیال و نانوسیال غیرنیوتنی 36
5-4 نانوسیال در میکروکانال 44
5-5 سیال غیرنیوتنی در میکروکانال 46
فصل ششم: معادلات حاکم 50
مقدمه 51
6-1 معادلات حاکم 51
6-2 بررسی و گسسته سازی معادلات حاکم 53
6-2-1 معادله ممنتم در جهت x 54
6-2-2 معادله انرژی 56
6-2-3 حل معادله فشار 58
فصل هفتم: نتایج 61
مقدمه 62
7-1 کانال 62
7-1-1 خواص رئولوژیکی نانوسیال 63
7-1-1 درستی آزمایی کد 64
7-1-2 حل مستقل از شبکه 65
7-1-3 نتایج 66
7-2 میکروکانال همگرا 76
7-2-1 حل مستقل از شبکه 76
7-2-2 نتایج 77
7-2 میکروکانال 90
7-2-1 حل مستقل از شبکه 91
7-2-2 نتایج 92
فصل هشتم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 109
مراجع 111

–
تعداد صفحه :133

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند