رفتار انتقال حرارت نانوسیال آب - اکسید مس در یک محیط متخلخل دوبعدی با انسدادهای مربعی شکل با در نظر گرفتن اثر حرکت براونی نانو سیالات، در این مقاله مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه تأثیر تغییر میزان تخلخل، عدد رینولدز و غلظت نانو ذرات بر عدد بدون بعد انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با کاهش میزان تخلخل، افزایش رینولدز و نیز با افزایش غلظت نانو ذرات میزان انتقال حرارت افزایش می یابد. این افزایش در تغییرات رینولدز جریان محسوس تر می باشد.

مقدمه

   انرژی یکی از موضوعاتی است که بشر از آغاز خلقت با آن مواجه بوده است. در میان انواع مختلف انرژی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، بیش از 7 درصد آن بصورت حرارت تبادل می شود که بشر را همواره بدنبال دست یابی وسایلی با ابعاد کوچکتر و بازده بیشتر برای انتقال حرارت مناسب تر، در تجهیزات صنعتی مثل قطعات الکترونیکی، مبدل های حرارتی و ... واداشته است.
   یکی از روش هایی که در دهه های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است، استفاده از نانو سیالات به جای سیالات متداول مانند آب، روغن و غیره می باشد. عبارت نانو سیال برای اولین بار با استفاده از نظریه ماکسول در سال1881 ، توسط آقای چوی (Choi) در سال 1995 با اضافه کردن ذرات جامد در مایع باعث افزایش هدایت حرارتی می شود .
   بسیاری ازمحققان نیز به این نتیجه رسیدند که غلظت های بسیار کم نانو سیال فلزی یا غیر فلزی (٪5-1 حجمی) در سیال پایه می تواند تا ٪ 20 درصد هدایت حرارتی سیال را افزایش دهد. هو و همکارانش در سال 2008، مطالعه عددی با روش حجم محدود برای بررسی انتقال حرارت جابجایی آب – اکسید آلومینیوم در محفظه مربعی با دیواره های افقی عایق انجام دادند. بر اساس یافته های آنان انتخاب مدل های مختلف برای لزجت مقادیر متفاوتی برای عدد ناسلت پیش بینی می کند. قاسمی و امین الساداتی جابجایی ترکیبی نانو سیال آب- اکسید آلومینیووم را در یک محفظه مثل قائم الزاویه بررسی کردند. براساس گزارش های آنان با افزایش کسر حجمی نانو ذرات، افزایش انتقال گرما رخ می دهد.

   آلکام و آلنیمر به بررسی جریان با جابجایی طبیعی دو بعدی در محیط متخلخل و تأثیر اندازه سلول ها، تخلخل و آرایش محیط متخلخل پرداختند . نتایج آنها نشان داد که انتقال حرارت کلی با پایین آوردن میزان تخلخل و اندازه سلول ها ، افزایش یافته و محیط متخلخل مربعی نسبت به محیط کروی به علت ایجاد اختلاط قوی سیال و سطح تماس بیشتر، عملکرد گرمایی بیشتری دارد. ولی نیا و کریمی پور با شبیه سازی جابجایی اجباری نانو سیال (آب- مس) در محیط متخلخل با دمای ثابت دیواره ها نشان دادند کسر حجمی نانو ذرات در نرخ انتقال حرارت تأثیر بسزایی دارد، بدین گونه که با افزایش آن نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد و همچنین بیان داشتند که در هندسه مورد نظرشان با افزایش میزان تخلخل نرخ انتقال حرارت کاهش می یابد.
   تا به حال مطالعات گوناگونی برای بررسی انتقال حرارت نانو سیال در محیط متخلخل صورت پذیرفته است اما مطالعات کمی اثر براونی نانو سیالات را در مدلسازی ها لحاظ داشته اند. بنابراین لازم است تا به این اثر مهم که یکی از عامل های افزایش انتقال حرارت نانو سیالات محسوب می شود، بررسی می شود. در مطالعه حاضر رفتار انتقال حرارت جابجایی اجباری با استفاده از نانو سیال آب - اکسید مس در یک محیط متخلخل مورد بررسی وتحقیق قرارگرفته است. در این مدلسازی اثر حرکت براونی نیز برای نانو سیال در نطر گرفته شده است. همچنین ضریب اثر نفوذ، تغییرات رینولدز، میزان تخلخل و غلظت روی عدد ناسلت مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.