وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دانشگاه علوم و فنون مازندران
پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد
رشته مهندسی مکانیک – گرایش تبدیل انرژی
موضوع:
شبیه سازی عددی جریان جا به ­جایی اجباری نانوسیال غیرنیوتنی در میکرولوله
استاد راهنما:
پروفسور علی‌اکبر رنجبر
استاد مشاور:
مهندس علی رحیمی قینانی
دانشجو:
مبین یغماطلب
زمستان ۹۳

تقدیم به
پدر و مادر مهربانم
که هر لحظه وجودم را
از چشمه‌سار پر از عشق
چشمانشان سیراب می‌کنند.
تقدیر و تشکر
ضمن سپاس و ستایش به درگاه ایزد منان که به من توانایی داد که با استعانت از او بتوانم این پژوهش را انجام دهم، بر خود لازم می­بینم از دلگرمی و تشویق اساتید و دوستان که در نگارش این مجموعه مرا یاری نمودند، قدردانی نمایم:
جناب آقای پروفسور رنجبر، استاد راهنما، که در طول نگارش این مجموعه با راهنمایی­های عالمانه و بجایشان، سکان‌دار شایسته­ای در هدایت این پایان‌نامه بوده ­اند.
جناب آقای مهندس رحیمی قینانی، استاد مشاور، که با سعه‌صدر مشاوره این تحقیق را پذیرفتند و در طول نگارش این مجموعه همواره از نظرات کارشناسانه­شان، بهره جستم.
و در خاتمه از دوستانی که مرا در انجام این تحقیق یاری نمودند، قدردانی و تشکر می­نمایم.
کلیه حقوق مادی مرتبط بر نتایج مطالعات، ابتکارات و نوآوری‌های ناشی از تحقیق موضوع این پایان‌نامه متعلق به دانشگاه علوم و فنون مازندران است.
چکیده:
در این تحقیق، جریان مغشوش یک نانوسیال غیرنیوتنی در یک میکروکانال با مقطع دایره­ای شبیه­سازی شده است. ابتدا انواع طبقه‌بندی میکروکانال­ها، روش­های ساخت میکروکانال­ها و همچنین مزایا و چالش­های استفاده از میکروکانال­ها بیان شده است. در ادامه مدل‌های مختلف در توصیف رفتار سیالات غیرنیوتنی و سپس مفهوم نانوسیال، نحوه تولید نانوذرات و تهیه نانوسیال، مدل‌های مختلف برای بیان خواص ترموفیزیکی نانوسیال­ها از قبیل چگالی، ضریب گرمایی ویژه، ضریب هدایت حرارتی و لزجت دینامیکی تشریح شده است. همچنین مدل‌های مناسب برای استفاده در این تحقیق انتخاب شده‌اند. با بهره گرفتن از نرم‌افزار CFX، معادلات بقای جرم، بقای مومنتم و بقای انرژی برای جریان مغشوش سیال غیرنیوتنی محلول آبی ۵_/۰ درصد وزنی کربوکسی متیل سلولز و همچنین برای نانوسیال حاوی ذرات اکسید مس در سیال غیرنیوتنی مذکور حل شده است. میدان‌های سرعت، فشار و دمای نانوسیال­ها به دست آمده­اند و با تحلیل نتایج ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی و عدد ناسلت نانوسیال­ها محاسبه شده ­اند. همچنین اثرات کسر حجمی یا غلظت نانوذرات، عدد رینولدز و قطر نانوذرات بر نتایج بررسی شده ­اند که بیانگر افزایش ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی و عدد ناسلت با بهره گرفتن از نانوسیال غیرنیوتنی نسبت به سیال غیرنیوتنی پایه است. یک رابطه مستقیم بین این افزایش با کسرحجمی نانوذرات و عدد رینولدز وجود دارد. همچنین با کاهش قطر نانوذرات، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها: نانوسیال، سیال غیرنیوتنی، جریان درهم، عدد ناسلت