Journals / Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi / 2012 / Cilt: 28 - Sayı: 5
Numerical investigation of natural convection heat transfer of nanofluids ın a square enclosure
- Pages
- 359–366
- DOI
- —
Abstract
In this work, a steady, laminar natural convection of water-based nanofluids in a square enclosure is studied numerically. Computations are carried out for various values of Rayleigh numbers, solid volume fractions, nanoparticles and partition heights. Results show that these parameters have a significant effect on the flow and heat transfer. Heat transfer occurs by conduction for the low Rayleigh numbers. As Rayleigh number increases, the natural convection prevails thus the temperature variation around the partition decreases. The heat affected region becomes larger as the partition height increases. It is also shown that up to 70% of heat transfer enhancement can be achieved with increasing solid volume fraction of nanoparticles.
Özet
Bu çalışmada bölmeli kare kapalı bir ortam içindeki su bazlı nanoakışkanların daimi, laminer doğal konveksiyon akışı sayısal olarak incelenmiştir. Kare kapalı bölge, merkezinde çok ince sıcak bir bölme ile ayrılmıştır. Kapalı ortamın yan duvarları eş sıcaklıkta olup, alt ve üst duvarları yalıtılmıştır. Çalışmada Rayleigh sayısının, nanoakışkanların hacimsel fraksiyonun (?), nanopartikül tipinin ve bölme yüksekliğinin akış üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada Rayleigh sayısı 103-105 aralığında alınmış, nanopartikül olarak Cu ve Al2O3 seçilmiş, katı partiküllerin hacim fraksiyonunun 0???0.15 aralığındaki değerleri göz önüne alınmıştır. Bölme uzunluğu 0.3 ila 0.8 aralığında değiştirilerek akış üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda yukarıda bahsedilen parametrelerin akış ve ısı transferi üzerinde önemli etkilere sahip olduğu görülmüştür. Küçük Rayleigh değerlerinde ısı transferi iletimle gerçekleşmektedir. Rayleigh sayısının artmasıyla sirkülasyon şiddetlenerek doğal konveksiyon hakim olmakta, sıcaklık değişimi sıcak bölme civarındaki bölgelerde giderek azalmaktadır. Artan bölme yüksekliğiyle ısıdan etkilenen bölgenin genişlediği görülmektedir. Nanopartiküllerin hacimsel fraksiyonunun artmasıyla ısı transferinde %70’lere varan önemli artışlar söz konusu olmaktadır.