مدلسازی جریان آرام نانوسیالات مختلف حول پره مستطیلی تخت با هدف بهینه سازی هندسی در یک چاه حرارتی

در این مقاله، یک مدلسازی ریاضی با هدف بهینه سازی هندسی مقطع عرضی پره صفحه تخت انتها عایق با کاربرد در تعیین عرض بی بعد بهینه چاه حرارتی با استفاده از 8 نوع مختلف نانوسیالات خنک کننده شامل نانوذرات آلومینا، سیلیکا، تیتانیوم دی اکسید، اکسید مس، طلا، مس، الماس و فروس اکسید با سیال پایه آب، انجام گرفته است. جریان برخورد کننده به پره آرام در نظر گرفته شده و تاثیر عدد رینولدز، کسر حجمی، قطر نانوذرات، سرعت متغیر و دمای متوسط جریان نانوسیالات بر بهینه سازی عرض بی بعد پره و عملکرد حرارتی آن بررسی شد. پره صفحه تخت عایق از جنس مس که دارای ضریب رسانش گرمایی بالایی می باشد در نظر گرفته شده است. نانوسیالات مختلف با کسرهای حجمی در محدوده 0.005 الی 0.1 درصد حجمی در قطرهای نانوذرات در رنج 8-10×3 تا 7-10×1 نانومتر برای پره با مقطع نازک مستطیلی تحلیل می شود. در این تحلیل با فرض اولیه زیاد بودن طول پره نسبت به عرض، حجم پره ثابت در نظر گرفته شده و پهنای پره بهینه سازی شده و سپس عملکرد حرارتی پره با این عرض بهینه بررسی می شود. نتایج تحلیل نشان داد که بیشترین عرض بی بعد بهینه پره برای نانوسیال طلا/ آب و کمترین مقدار مربوط به نانوسیال سیلیکا/ آب بدست می آید. همچنین با افزایش کسر حجمی، دمای میانگین ورودی و سرعت ورودی جریان، عرض بی بعد بهینه افزایش و با افزایش قطر نانوذرات کاهش می یابد.