بعد از دوران صنعتی شدن تکنولوژی به طور روزانه در حال توسعه است. شهرنشینی، ارتباطات و حمل و نقل به سرعت در حال رشد و به طور همزمان جنگل زدایی و فوران های آتشفشانی در یک مقیاس بزرگ صورت می گیرد. بنابراین هر لحظه چندین تن از ذرات خارجی مانند دوده، گرد و غبار، خاکستر و آلاینده های زیستی سوخت در اتمسفر آزاد می شوند. این مخلوط از تعلیق ذرات بسیار ریز با هوای اتمسفر به عنوان آیروسل شناخته شده است. در مطالعه حاضر، شبیه سازی عددی جابجایی طبیعی نمونه ذرات معلق در جو محصور در یک محوطه خاکستری و سطح تابشی ارزیابی میشود. ذرات جامد کربن سیاه با اندازه ای در حد نانومتر در هوای اتمسفر وجود دارند. معادلات حاکم با استفاده از روش اصلاح شده مک-کورمک و برای حل کوپل فشار- سرعت از روش سیمپلر استفاده شده است. نتیجه قابل توجه این است که با افزایش کسرحجمی ذرات کربن سیاه انتقال حرارت افزایش می یابد که اثر زیانباری بر آب و هوا و موجودات زنده دارد.

مقدمه

   آلودگی هوا با توجه به رشد سریع صنعتی و شهرنشینی و جنگل زدایی و فوران آتشفشانی شتاب بیشتری به خود گرفته است. انتشار آلاینده ها به اتمسفر به صورت ذرات گردوغبار بسیار ریز می باشند که ذرات معلق در جو نامیده می شوند. این ذرات آیروسل مانند یک سپر در مقابل خورشید عمل میکنند و تعادل انرژی زمین را تحت تاثیر قرار می دهند. دانشمندان مشتاق به مطالعه تاثیر افزایش این آلاینده های جوی به دلیل عوارض جانبی آنها بر سلامت و آب و هوا می باشد. در این راستا، و استیب و همکاران محققانی مانند داکری و همکاران در سال 2003 به عوارض جانبی ناشی از حضور آیروسل پرداخته اند. ذرات در مقیاس نانو به سیال اضافه میشود و نانوسیال نامیده می شود. چوی روشهای نوینی برای بهبود انتقال حرارت با استفاده از ذرات نانو در یک سیال پایه را توصیف کرد. خانافر و همکاران، جو و ژنگ در سال 2006 و هو و همکاران در سال 2008 جابجایی آزاد نانوسیال محصور در یک حفره  را مطالعه کردند و نتیجه گرفتند که انتقال حرارت با افزایش کسر حجمی از نانو ذرات در نانوسیال افزایش می یابد. هوانگ و همکاران انتقال حرارت ناشی از نیروی شناور با سیال پایه آب در یک حفره مستطیل شکل را مورد Al₂O₃ و نانوذرات بررسی قرار دادند و متوجه شدند که ضریب انتقال حرارت نانوسیال نسبت به سیال پایه با کاهش اندازه ذرات نانو افزایش می یابد. وانگ و مازومدار، وانگ و همکاران یک مطالعه در مورد جابجایی طبیعی در حفره های عمودی و افقی پر شده از نانو سیال انجام دادند. اخیرا̋ پلیدوری و همکاران تجزیه و تحلیل کرده اند که افزایش انتقال حرارت در جابجایی با استفاده از نانوسیال طبیعی است. تینگ و لای در سال 2015 انتقال حرارت جابجایی طبیعی و تشعشع را در یک محفظه مورد بررسی قرار دادند و خطوط دما ثابت و سرعت را در لایه مرزی بدست آوردند.
   در مطالعه حاضر بررسی رفتار جریان و انتقال حرارت در حضور یک تیغه در یک محفظه خاکستری تحقیق و بررسی می شود. گردوغبار رفتاری مانند یک نانوسیال دارد، ذرات کربن سیاه به عنوان نانو ذرات می باشند که در هوا معلق هستند و به عنوان سیال پایه در نظر گرفته شده است. برای حل این مساله از روش حجم محدود استفاده میشود.