25266

تحليل عددي خنك كاري قالب تزريق پلاستيك با استفاده از نانو سيال

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك گرايش تبديل انرژي

1398

شهريور 1400

دكتر حميد صفاري

دكتر مصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك

در اين پاياننامه، بهكارگيري دو نانو سيال آب/ 3 2/6% بهعنوان يكي از روشهاي غير فعال بهبود انتقال حرارت، در خنك كاري يك قالب تزريق پلاساااتيك براي عدد رينولدز از ،SIMPLE خاص با ا ستفاده از نرم افزار فلوئنت، به صورت گذرا، با ا ستفاده از الگوريتم تحليل شده است. قالب بررسي SST k-ω مرتبه ده هزار و رژيم جريان آشفته و استفاده از مدل توربولانسي شده مت شكل از صفحه حفره، صفحه ماهيچه، كانال خنككاري مارپيچ، شيارهاي خنككاري و پلا ستيك است و هندسه بر مبناي مسئله واقعي تعريف شده و تغيير نانو سيال و كسر حجمي مد نظر ميباشد. خواص ترموفيزيكي دو نانو سيال ذكر شده شامل دان سيته، ظرفيت گرمايي ويژه، وي سكوزيته ديناميكي و ضريب هدايت حرارتي با استفاده از همبستگيهاي موجود معادل سازي شده و در نرم افزار فلوئنت به سيال تك فاز ن سبت داده شده ا ست، سرعت و دماي سيال ورودي و دماي كاري قالب به عنوان شرايط اوليه از دادههاي در سه Al2O تجربي گرفته شده است. مقايسه نتايج نشاندهنده آن است كه افت فشار براي نانو سيال آب/ 3 7 و / 3 و % 1 /6% ،2/ 2 نسابت به افت فشاار آب بهطور متوساط بهترتيب % 2 / 1 و % 6 /9% ،1/ كسار حجمي % 2 11/ 7 و % 1 /9% ،5/ 2 بهطور متوسااط % 1 / 1 و % 6 /9% ،1/ در سااه كساار حجمي % 2 CuO/ براي نانو ساايال آب افزايش دا شته ا ست. شار حرارتي گرفته شده از ديوارههاي م سير حركت سيال در حلهاي مربوط به نانو 1 و /35% ،0/ 2 به طور متوسااط به ترتيب % 88 / 1 و % 6 /9% ،1/ در سااه كساار حجمي % 2 Al2O ساايال آب/ 3 2 بهطور متوسط / 1 و % 6 /9% ،1/ در سه كسر حجمي % 2 CuO/ 1/86% و براي حلهاي مربوط به نانو سيال آب 1 نساابت به حل مربوط به آب افزايش داشااته اساات. دما بر روي ديوارههاي مسااير / 1/31% و % 82 ،0/83% 2 به طور / 1 و % 6 /9% ،1/ در سه كسر حجمي % 2 Al2O حركت سيال براي حلهاي مربوط به نانو سيال آب/ 3 در ساه كسار حجمي CuO/ 1/54 و براي حلهاي مربوط به نانو سايال آب K 1/10 و K ،0/71 K متوساط 1/48 نسبت به حل مربوط به آب كاهش داشته K 1/07 و K ،0/67 K 2 به طور متوسط / 1/9% و % 6 ،1/2% در ساه كسار Al2O اسات. زمان رسايدن به دماي مطلوب پلاساتيك در حلهاي مربوط به نانو سايال آب/ 3 CuO/ 3 و در حلهاي مربوط به نانو سيال آب / 2 و % 94 /86% ،1/ 2 به ترتيب % 79 / 1 و % 6 /9% ،1/ حجمي % 2 3 نساابت به حل مربوط به آب / 2 و % 58 /5% ،1/ 2 به ترتيب % 43 / 1 و % 6 /9% ،1/ در سااه كساار حجمي % 2 كاهش داشته است.

1400/07/07

Numerical Analysis of Plastic Injection Mold Cooling Using Nanofluid

9/22/2022 12:00:00 AM

In this thesis, computational fluid dynamics utilizing water/Al2O3 and water/CuO nanofluids in three volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% as one of the passive methods of enhancing heat transfer is used for cooling one specific plastic injection mold with fluent with transient approach using SIMPLE algorithm for reynolds number 9979.1 and turbulent flow and SST k- ω Turbulence Model. The mentioned mold consists of core plate, cavity plate, helix cooling channel, cooling grooves and plastic. Thermophysical properties of the two mentioned nanofluids such as density, specific heat capacity, dynamic viscosity and thermal conductivity were calculated using correlations given in the referenced articles and attributed to the single phase fluid in fluent, the velocity and temperature of the inlet fluid and the mold working temperature were provided by the experimental data as the initial condition. The results showed that the pressure drop were respectively 2.2%, 3.6% & 7.1% increased in water/Al2O3 nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% and 5.1%, 7.9% & 11.1% in water/CuO nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% compared to water case pressure drop, wall heat fluxes from cooling channels were respectively 0.88%, 1.35% & 1.82% increased in water/Al2O3 nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% and 0.83%, 1.31% & 1.82% in water/CuO nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% compared to water case, temperature on cooling channel walls were respectively 0.71 K, 1.10 K & 1.54 K decreased in water/Al2O3 nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% and 0.67 K, 1.07 K & 1.48 K in water/CuO nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6%. Period for reaching desired plastic temperature were respectively 1.79%, 2.86% & 3.94% decreased in water/Al2O3 nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6% and 1.43%, 2.5% & 3.58% in water/CuO nanofluid cases with volume fractions of 1.2%, 1.9% & 2.6%.

فلوئنت ،CuO/ آب ،Al2O : قالب تزريق پلاستيك، خنك كاري، نانو سيال، آب/ 3

Plastic Injection Mold, Cooling, Nanofluid, Water/Al2O3, Water/CuO, Fluent