مدل سازی عددی جریان و انتقال حرارت جابجائی طبیعی در محیط متخلخل به روش شبکه بولتزمن- تاثیرات نانوسیال و هندسه مرز های جریان

در پژوهش پیش رو، انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال در محیط متخلخل، با استفاده از روش شبکه بولتزمن به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه انتخاب شده برای بررسی مسئله موردنظر شامل محفظه سرد خارجی و سیلندر های گرم داخلی با آرایش های تک، سه و چهار سیلندره می باشد. نقطه مشترک هندسه ها جهت مقایسه عملکرد حرارتی آنها، مساحت انتقال حرارت برابر می باشد. آرایش شبکه D2Q9 برای توابع توزیع چگالی و دما استفاده شده است. تاثیر حضور محیط متخلخل به صورت عبارت منبع وارد معادله بولتزمن تابع توزیع چگالی می شود. در واقع از مدل برینکمن- فورچیمر برای شبیه سازی محیط متخلخل استفاده شده است. صحت شبیه سازی حاضر با استفاده از نتایج با تحقیقات معتبر صحت سنجی شده است. تطابق خوب نتایج، نشان دهنده دقت بالای شبیه سازی حاضر می باشد. تاثیر اعداد رایلی، دارسی، ضریب تخلخل محیط، تعداد و آرایش سیلندرها روی عدد ناسلت دیواره سرد محفظه و عملکرد حرارتی هندسه ها بررسی شده اند. نتایج به دست آمده به خوبی رفتار جریان نانوسیال و توزیع دمای داخل محیط متخلخل را نشان می دهد. برحسب نتایج، با افزایش عدد رایلی، دارسی و ضریب تخلخل انتقال حرارت جابه جایی طبیعی افزایش می یابد. همچنین، برحسب نتایج برای انتخاب هندسه مناسب از بین سه هندسه تعریف شده برای سیلندرها، جهت انتقال حرارت بهتر باید هم زمان به رایلی و ضریب تخلخل توجه کرد.. همچنین، نتایج بیانگر افزایش انتقال حرارت با افزایش کسر حجمی نانوذرات به کار گرفته شده، می باشد.