منصة الرسائل والاطاريح: التحقيق العملي والنظري لانتقال الحرارة خلال قناة معقدة معرضة للحمل القسري مع مائع نانوي باستخدام تداخل الموائع

الخلاصة

في الآونة الأخيرة، تزايدت أهمية التبادلات الحرارية حيث أصبح المهندسون يدركون أهمية الطاقة ويعملون على تحسين التصاميم ليس فقط من حيث التحليل الحراري والعائد على الاستثمار ولكن أيضًا من حيث تعزيز طاقة النظام. يمكن تحقيق تعزيز نقل الحرارة عن طريق ضبط سطح نقل الحرارة أو مساحة المقطع العرضي للتدفق. الهدف من هذه الدراسة هو دراسة تفاعل بنية الموائع (FSI) عملياً وعددياً في المبادلات الحرارية ذات القنوات المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، دراسة تأثير الحمل الحراري للسوائل النانوية في القنوات المعقدة. يهدف العمل الحالي إلى دراسة انتقال الحرارة عملياً وعددياً في قناة معقدة تحتوي على شبه منحرف معلق في القناة. الدراسة الأولى كانت عمليا حيث استخدم قناة تحتوي على اشكال شبه منحرفة معلقة بجدار القناة. ايضا تم استخدام حواجز وجدران مرنة في تصميم القناة. تم تسخين المائع النانوي الذي هو عبارة عن ماء بنسب متفاوتة من جسيمات Al2O3 النانوية بواسطة سخان مثبت على جدار القناة حتى وصلت إلى درجة حرارة 358 كلفن. الدراسة الثانية هي الدراسة العددية (CFD) والتي تم بناؤها على أساس نموذج التدفق المتجانس للتعامل مع الموائع النانوية باستخدام COMSOL V 6.0. تخضع هذه القناة لتدفقات الحمل القسري ثنائية الأبعاد وغير قابلة للضغط. حيث تم إجراء المحاكاة العددية عند (Pr = 6.9)، تركيز المادة النانوية (φ) يساوي (0.02-0.06)، وعدد كوشي (Ca) يتراوح بين (10-4-10-8) و عدد رينولدز يتراوح بين(60-160) حيث تمت هذة الدراسة باستخدام ثلاث حالات: الحالة الأولى مع جدار مرن، الحالة الثانية مع حاجز مرن والحالة الأخيرة (الحالة الثالثة) يتم استخدام جدار مرن مع حواجز مرنة. تم استخدام الحالة الأولى (الجدران المرنة) في مواقع مختلفة. حيث ان الحالة (1-A) قناة معقدة بدون جدار مرن اما الحالتين (1-B) و(1-C) ثلاثة جدران مرنة قبل وبعد الشكل شبه المنحرف على التوالي، والحالة (1-D) استخدمت ستة جدران مرنة. في الحالة الثانية يتم تثبيت الحاجز المرن في ثلاثة مواضع: الموضع الأول بالقرب من مدخل القناة يسمى (2-A)، والوضع الثاني في وسط القناة يسمى (2-B) والأخير عند مخرج القناة يسمى .(2-D) كما تم استخدام قنوات معقدة أخرى ذات نسبة مختلفة L1/H1= 0,3,6مره باستخدام الحواجز المرنة ومره اخرى بدون استخدام الحواجز المرنة. حيث تم تثبيت طول الحاجز عند 1.5 سم. تشير النتائج التجريبة إلى أن رقم نسلت مرتفع بقيمة E=104.حيث ان الحالة (2-A) تسجل رقم نسلت مرتفع لـ Re=160 بمقدار 6.2%. عند مقارنتها بالحالة (2-B) عند Re = 60 وفي الدراسة العددية (CFD) تبين أن الحالة (1-C) (قناة ذات جدار مرن) لديها رقم نسلت مرتفع بحوالي 35% مقارنة بالحالة (1-A) (قناة بدون جدار مرن). كما تم تسجيل رقم نسلت مرتفع للحالة (2-A) (قناة ذات حاجز مرن بالقرب من المدخل) بحوالي 24% مقارنة مع القناة التي لا تحتوي على حاجب مرن ولكن رقم نسلت سجل قيمة منخفضة للحالة الثالثة من مقارنة مع الحالة الأولى والثانية بحوالي (38%). يتم الحصول على أفضل شكل لانتقال الحرارة عند B1/H1=0.8 وL1/H1=3 يسجل التعزيز الحراري (TEC) قيمة عالية في الحالة الاولى عند مقارنة مع الحالات الاخرى