10661

10661

بررسي انتقال حرارت طبيعي در حفره سه بعدي با استفاده از روش شبكه بولتزمن براي نانو سيال

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

آبان ماه 1391

آبان ماه 1391

دكتر مهدي نويد بخش

روش ﻋﺪدي ﺷﺒﻜﻪ ﺑﻮﻟﺘﺰﻣﻦ ﻛﻪ ﻣﺤﺼﻮل ﺷﺒﻜﻪ ﮔﺎزي ﺧﻮدﻛﺎر و ﻧﻈﺮﻳﻪ ﺟﻨﺒﺸﻲ ﺑﻮﻟﺘﺰﻣﻦ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ در ﻣﺪلﻫﺎي ﭘﻴﭽﻴﺪه ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ و ﺳﻴﺎﻻﺗﻲ ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻓﺮاواﻧﻲ دارد.در دهه اخير روش شبكه بولتزمن براي شبيه‌سازي جريان سيال و انتقال حرارت مورد توجه بسياري از مهندسين قرار گرفته است. اﻳﻦ روش در ﭘﺎره اي از ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ، ﺑﺮﺗﺮي ﻏﻴﺮ ﻗﺎﺑﻞ اﻧﻜﺎري ﺑﺮ روشﻫﺎي ﻣﺮﺳﻮم دﻳﻨﺎﻣﻴﻚ ﺳﻴﺎﻻت ﻣﺤﺎﺳﺒﺎﺗﻲ دارد. از آن ﺟﻤﻠﻪ ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ آن در ﺣﻞ ﻣﺴﺎﻳﻞ ﺗﺮاﻛﻢ ﻧﺎﭘﺬﻳﺮ، ﺟﺮﻳﺎن داﺧﻞ ﺳﻄﻮح ﻣﺘﺨﻠﺨﻞ و ﺟﺮﻳﺎنﻫﺎي ﭼﻨﺪ‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ ﻓﺎزي اﺷﺎره ﻧﻤﻮد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ ﻣﺎﻫﻴﺖ ﻣﻮﺿﻌﻲﻣﺤﺎﺳﺒﺎت، اﻳﻦ روش ﺑﻪ ﺳﺎدﮔﻲ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﻣﻮازي ﺷﺪن را دارا ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. هدف از انجام اين پايان نامه، توسعه يك كد محاسباتي ، به منظور شبيه سازي انتقال حرارت طبيعي در يك حفره سه بعدي با استفاده از روش شبكه بولتزمن براي نانو سيال بوده است. در اين پايان نامه ابتدا به معرفي روش شبكه بولتزمن پرداخته و سپس تاريخچه و مباني نظري اين روش بيان شده است . در ادامه به منظور سنجش اعتبار برنامه رايانه اي؛ نتايج حاصل از شبيه سازي انتقال حرارت طبيعي در دو بعد و براي سيال خالص آورده شده و سپس به بيان نتايج انتقال حرارت نانو سيال در دو و سه بعد و بحث بر روي آن پرداخته شده است. مقايسه نتايج حاصله گوياي تطابق خوبي با موارد ارائه شده در ادبيات فن و نشانگر دقت روش شبكه بولتزمن در حل مسائل حرارتي مي‌باشد. يافته هاي اين شبيه سازي حاكي از بهبود نرخ انتقال حرارت و افزايش عدد ناسلت در صورت استفاده از نانو سيال بوده و همچنين عدد ناسلت ميانگين بصورت خطي با افزايش كسر حجمي نانو ذرات افزايش مي يابد. واژه‌هاي كليدي:انتقال حرارت طبيعي ،شبكه بولتزمن،نانوسيال،حفره سه بعدي