733 KB53 KB199920252017Arjun, Kozhikkatil SunilKumar, Rakeshletnik:63številka:7/8str. 426-438ISSN:0039-2480COBISSID_HOST:15583771URN:URN:NBN:SI:doc-79LHS3E4enZveza strojnih inženirjev in tehnikov Slovenije etc.Strojniški vestnikdrsni koeficientmagnetohidrodinamikamikrocevmikrokonvekcijamrežna Boltzmannova metoda mikrocevnanofluidinanotekočineNusseltovo številoLBM analysis of micro-convection in MHD nanofluid flow|The lattice Boltzmann-Bhatnagar-Gross-Krook method was used to simulate Al2O3 -water nanofluid to find the effects of Reynolds, Rayleigh and Hartmann numbers, slip coefficient, nanoparticle volume fraction and axial distance on forced convection heat transfer in MATLAB. The ranges of studied Reynolds number, Rayleigh number, magnetic field strength, nanoparticle volume concentration and slip coefficient include 200 </- Re </- 4000; 103 </- Ra </- 106; 0 </- Ha 90; 0 </- fi </- 2%; 0.005 </- B </- 0.02, respectively. The results show that increasing Reynolds number and nanoparticle volume fractions improve heat transfer in the 2D microtube under laminar, turbulent, slip and temperature jump boundary conditions. Decreasing the values of slip coefficient decreases the temperature jump and enhances the Nusselt number. A critical value for the Rayleigh number (10sup 5 ) and magnetic field strength (Ha 10) exists, at which the impacts of the solid volume fraction and slip coefficient effects are the most pronounced. The pressure drop shows a similar type of enhancement in magnitude, as observed in the case of the Nusselt number. However, application of nanofluids for low Reynolds numbers is more beneficial, and the effect of volume fractions are more pronounced in comparison to slip coefficient, though the effects are marginalV obstoječi literaturi ni mogoče najti podrobnejše obravnave prenosa toplote s konvekcijo in vpliva temperaturnega skoka za drseči tok nanofluida v mikroceveh. V tem članku je predstavljena študija vpliva temperaturnega skoka in hitrosti na površini pri različnih volumskih deležih trdne snovi za nanofluid v režimu drsečega toka, opravljena po metodi LBM. Nanofluid Al2O3 -voda je bil simuliran v paketu MATLAB po metodi Boltzmann- Bhatnagar-Gross-Krook za določitev vpliva Reynoldsovega, Rayleighovega in Hartmannovega števila, drsnega koeficienta, volumskega deleža nanodelcev in aksialne razdalje na prisilni prenos toplote s konvekcijo. Preučeno je bilo vedenje nanofluida v razponu Reynoldsovega števila 200 </- Re </- 4000, Rayleighovega števila 10 3 % Ra % 10 6 , jakosti magnetnega polja 0 </- Ha </- 90, volumske koncentracije nanodelcev 0 </- fi </- 2 % in drsnega koeficienta 0,005 </- B </- 0,02. V članku je predstavljena študija vpliva magnetnega polja na vsiljeni laminarni in turbulentni prenos toplote s konvekcijo v mikrocevi, napolnjeni z nanofluidom Al2O3 -voda. Simulacija je bila opravljena po metodi LBM- BGK v paketu MATLAB. Preučen je vpliv Re , Ra , volumskega deleža nanodelcev, Ha , drsnega koeficienta in aksialne razdalje na lastnosti toka in prenosa toplote. Hidrodinamični in toplotni parametri toka fluida so ocenjeni s funkcijo porazdelitve gostote vztrajnostnega momenta ( f ) in gostote notranje energije ( g ). Raziskan je vpliv Re v razponu od 200 do 4000 in Ra v razponu od 10 3 do 10 6 pri vrednostih Ha od 0 do 90. Preučen je tudi vpliv volumskega deleža nanodelcev ( fi = 0 % do 2 %) na prisilno konvekcijo. Raziskani so hitrost na površini, temperaturni skok in njun vpliv pri različnih vrednostih drsnega koeficienta B = 0,005 do 0,02 v aksialni smeri od četrtine do konca kanala. Iz rezultatov je mogoče sklepati, da se s povečevanjem Reynoldsovega števila in volumskega deleža nanodelcev izboljšuje prenos toplote v 2D-mikroceveh pri robnih pogojih laminarnega toka, turbulentnega toka, drsečega toka in temperaturnega skoka. Z zmanjševanjem vrednosti drsnega koeficienta se zmanjšuje vpliv temperaturnega skoka in povečuje vpliv Nusseltovega števila. Obstajata kritični vrednosti za Rayleighovo število (10zgoraj5) in jakost magnetnega polja ( Ha = 10), pri katerih je najbolj izražen vpliv volumskega deleža trdnih delcev in drsnega koeficienta. Povečanje tlačnega padca je podobno kot pri Nusseltovem številu. Ker so nanofluidi uporabnejši pri majhnih Reynoldsovih številih, je vpliv volumskega deleža močnejši kot vpliv drsnega koeficienta, čeprav so ti vplivi pravzaprav marginalni. Delovni mediji za praktično tehnično uporabo so običajno podvrženi faznim spremembam, zato bo eno od prihodnjih raziskovalnih področij v okviru tega projekta tudi toplotna analiza pulzirajočega multifaznega toka. Opraviti bo mogoče tudi termohidrodinamično analizo za pulzirajoče turbulentne tokove z zelo velikim Reynoldsovim številom in za tokove z majhnim Reynoldsovim številom. Stena cevi je lahko v praksi na konstantni temperaturi, ali pa je ogrevana le delno. V prihodnje bodo zato obravnavane tudi te posebne okoliščine, predstavljeno delo pa bo motivacija in kažipot za nadaljnje delo. Predlagan je nov in učinkovit način prenosa toplote s prisilno konvekcijo za nanofluid aluminij-voda v mikrocevi ob upoštevanju robnih pogojev laminarnega toka, turbulentnega toka, drsečega toka in temperaturnega skoka. Vpliv migracije nanodelcev, vrednosti Ra, volumskega deleža nanodelcev, vrednosti Ha in jakosti zunanjega magnetnega polja na toplotne lastnosti sistema je bil preučen po metodi LBM s paketom MATLAB. Vpliv volumskega deleža trdne snovi in drsnega koeficienta je največji pri kritičnih vrednostih Ha in Ra . Prenos toplote je izboljšan pri nanofluidu z volumskim deležem trdne snovi 2 % ter pri majhnih vrednostih Re in drsnega koeficientaTEXTznanstveno časopisjejournalsSlovenian National E-content AggregatorNational and University Library of SloveniaUniverza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo