مکانیک ساختارهای هوشمند

مکانیک ساختارهای هوشمند

شبیه سازی جریان آشفته نانوسیال آب- اکسید مس داخل یک لوله با مدل فاز گسسته و ارزیابی عملکرد مدل‌های توربولانس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آموزشی مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
2 دانشگاه صنعتی قم
چکیده
نانوسیالات به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، مانند افزایش هدایت حرارتی و بهبود خواص سیالاتی، به طور چشم‌گیری کارایی سیستم‌های مبتنی بر انتقال حرارت مانند سیستم‌های خنک‌کننده و مبدل‌های حرارتی را بهبود می‌بخشند. همچنین، جریان آشفته به دلیل ویژگی‌های آن، تأثیرات قابل توجهی بر انتقال حرارت و اصطکاک دارد. در این پژوهش، جریان آشفته نانوسیال آب- اکسید مس در یک لوله افقی تحت شار حرارتی ثابت به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. برای مدل‌سازی جریان آشفته، چندین مدل توربولانس دو معادله‌ای و یک مدل تنش رینولدز موجود در نرم افزار فلوئنت با هدف بررسی عملکرد آنها مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین جریان دو فاز نانوسیال با استفاده از مدل فاز گسسته حل شده است. مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی برای عدد ناسلت و ضریب اصطکاک نشان می‌دهد مدل RSM با حداکثر خطای حدود 10 درصد دارای بهترین عملکرد و مدل استاندارد k-ε با خطای حدود 32 درصد، دارای بیشترین انحراف می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation of Turbulent CuO-Water Nanofluid Flow in a Tube Using the Discrete Phase Model and ‎Evaluation of Turbulence Models Performance

نویسندگان English

Sajjad Eslami 1
Mahdi Mohseni 2
1 Department of Mechanical Engineering, Qom University of Technology, Qom, Iran
چکیده English

Nanofluids significantly improve the efficiency of heat transfer-based systems such as cooling systems and heat exchangers due to their unique properties such as increased thermal conductivity and improved fluid properties. Turbulent flow also has significant effects on heat transfer and friction due to its characteristics. In this study, the turbulent flow of water-copper oxide nanofluid in a horizontal tube under constant heat flux was numerically simulated. To model the turbulent flow, several two-equation turbulence models and a Reynolds stress model available in Fluent software were used to investigate their performance. The two-phase flow of nanofluids was also solved using a discrete phase model. Comparison with experimental data for Nusselt number and friction coefficient shows that the RSM model has the best performance with a maximum error of about 10 percent and the standard k-ε model has the highest deviation with an error of about 32 percent.

کلیدواژه‌ها English

Nanofluid
Turbulence Model
Discrete Phase Model
Numerical Simulation