پایان نامه ارشد رشته مهندسی مکانیک: بررسی انتقال جرم و حرارت در جریان جابه‌جائی طبیعی نانوسیال آب- اکسید آلومنیوم، تحت یک میدان مغناطیسی ثابت در محیطی متخلخل در مجاورت دیوار عمودی

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

1-1 مقدمه. 2

1-2  مروری بر کارهای گذشته. 3

1-3  هدف و موضوع تحقیق.. 9

1-4 روش تحقیق.. 10

1-5 مروری بر فصل‌ها 11

فصل دوم: نانوسیالات

2-1 مقدمه. 13

2-2 مواد مورد استفاده در نانوسیالات.. 14

2-3  ویژگی­های نانوسیالات.. 15

2-4 روابط حاکم بر خواص نانوسیال. 17

2-4-1  ضریب هدایت حرارتی.. 17

2-4-2  ویسکوزیته نانوسیالات.. 22

2-4-3  سایر خواص نانوسیالات.. 23

فصل سوم: محیط متخلخل

3-1 مقدمه. 25

3-2 توصیف محیط‌های متخلخل.. 26

3-3 روش‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی.. 28

3-4  معادلات حاکم در محیط متخلخل.. 33

3-5  جمع‌بندی.. 38

فصل چهارم: هیدرو دینامیک مغناطیسی

4-1 مقدمه. 40

4-2 هیدرودینامیک مغناطیسی چیست؟. 40

4-3 تاریخچهای از هیدرودینامیک مغناطیسی.. 43

4-4  معادلات حاکم بر الکترودینامیک… 46

4-4-1 میدان الکتریکی و نیروی لورنتز. 46

4-4-2 قانون اهم و نیروی لورنتز حجمی.. 48

4-4-3  قانون آمپر. 50

4-4-4  قانون فارادی.. 51

4-4-5 شکل کاهش یافته‌ی معادله‌ی ماکسول در هیدرودینامیک مغناطیسی.. 52

فصل پنجم: معادلات حاکم و شرایط مرزی

5-1 مقدمه. 55

5-2 معادلات حاکم و شرایط مرزی.. 55

فصل ششم: حل معادلات حاکم

6-1 روش حل تشابهی.. 59

6-2 بی‌بعدسازی معادلات.. 61

6-3 حل معادلات.. 63

فصل هفتم: ارائه نتایج

7-1 مقدمه. 67

7-2 صحت‌سنجی برنامه‌ی کامپیوتری.. 67

7-3 بررسی میدان سرعت، دما و غلظت.. 70

7-4  بررسی انتقال حرارت.. 83

7-5 بررسی انتقال جرم. 88

فصل هشتم: نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات

8-1 نتیجه‌گیری.. 93

8-2 پیشنهادات برای پژوهش‌های آینده 95

فهرست منابع. 96

پیوست‌ها 100
فهرست جدول‌ها

جدول 2-1 : مدل‌های ارائه شده برای هدایت حرارتی نانوسیال. 18

جدول 2-2: مقدار ضریب  برای نانوسیالهای بر پایه سیال آب.. 21

جدول 3-1: تخلخل و نفوذپذیری چند محیط متخلخل.. 31

جدول 4-1: معادلات الکترودینامیک… 52

جدول 4-2: معادلات الکترودینامیک نهایی.. 53

جدول 6- 1: خواص ترموفیزیکی نانوذرات و آب.. 63
فهرست شکل‌ها

شکل 1- 1: شماتیک مسئله مورد بررسی.. 9

شکل 3-1: یک نمونه محیط متخلخل طبیعی 27

شکل 3-2: یک نمونه محیط متخلخل استفاده شده در کاربردهای صنعتی.. 28

شکل 3-3: حجم معیار اولیه از محیط متخخل اشباع شده 29

شکل 3-4: حجم معیار اولیه در محیط متخلخل.. 30

شکل3-5: حجم کنترل در نظر گرفته شده 34

شکل 6-1: تغییرات پروفیل سرعت در راستای  xبر روی صفحه مسطح. 59

شکل 7-1: مقایسه‌ی پروفیل سرعت در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی  و همکاران. 68

شکل 7-2: مقایسه‌ی پروفیل دما در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی و همکاران. 68

شکل 7-3: مقایسه‌ی پروفیل غلظت در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی و همکاران. 69

شکل 7-4: مقایسه‌ی تغییرات عدد ناسلت با عدد بویانسی در مطالعه حاضر و کار مورثی و همکاران. 69

شکل 7-5: مقایسه‌ی تغییرات عدد شروود با عدد بویانسی در مطالعه حاضر و کار مورثی و همکاران. 70

شکل 7-6: تغییرات پروفیل سرعت با کسر حجمی .. 71

شکل 7-7: تغییرات پروفیل دما با کسر حجمی  .. 71

شکل 7-8: تغییرات پروفیل غلظت با کسر حجمی.. 72

شکل 7-9: تغییرات پروفیل سرعت با عدد گراشف و شار جرمی.. 73

شکل 7-10: تغییرات پروفیل دما با عدد گراشف و شار جرمی.. 73

شکل 7-11: تغییرات پروفیل غلظت با عدد گراشف و شار جرمی.. 74

شکل 7-12: تغییرات پروفیل سرعت با عدد هارتمن و شار جرمی.. 75

شکل 7-13: تغییرات پروفیل دما با عدد هاتمن در شارهای جرمی مختلف.. 75

شکل 7-14: تغییرات پروفیل غلظت با عدد هارتمن در شارهای جرمی مختلف.. 76

شکل 7-15: تغییرات پروفیل سرعت با عدد بویانسی N.. 77

شکل 7-16: تغییرات پروفیل دما با عدد بویانسی N.. 77

شکل 7-17 :تغییرات پروفیل غلظت با عدد بویانسی N.. 78

شکل 7-18: تغییرات پروفیل سرعت با عدد سورت و شار جرمی.. 79

شکل 7-19: تغییرات پروفیل دما با عدد سورت و شار جرمی.. 79

شکل 7-20: تغییرات پروفیل غلظت با عدد سورت و شار جرمی.. 80

شکل 7-21: تغییرات پروفیل سرعت با عدد لوئیس در شار جرمی مثبت.. 81

شکل 7-22: تغییرات پروفیل دما با عدد لوئیس در شار جرمی مثبت.. 81

شکل 7-23: تغییرات پروفیل غلظت با عدد لوئیس در شار جرمی مثبت.. 82

شکل 7-24: تغییرات پروفیل غلظت با عدد لوئیس شار جرمی منفی.. 82

شکل 7-25: تغییرات عدد ناسلت با کسر حجمی .. 83

شکل 7-26: تغییرات عدد ناسلت با عدد بویانسی در اعداد گراشف مختلف.. 86

شکل 7-27: تغییرات عدد ناسلت با شار جرمی در اعداد هارتمن مختلف.. 86

شکل 7-28: تغییرات عدد ناسلت با عدد لوئیس در اعداد گراشف مختلف.. 87

شکل 7-29: تغییرات عدد ناسلت با عدد لوئیس در اعداد گراشف مختلف.. 87

شکل 7-30: تغییرات عدد شروود با کسر حجمی در حالت شار جرمی مثبت.. 89

شکل 7-31: تغییرات عدد شروود با عدد بویانس در شار جرمی و اعداد گراشف مختلف.. 90

شکل 7-32: تغییرات عدد شروود با شار جرمی در اعداد هارتمن مختلف.. 90

شکل 7-33: تغییرات عدد شروود با عدد لوئیس در اعداد گراشف مختلف.. 91

شکل 7-34: تغییرات عدد شروود با عدد سورت در اعداد دوفور مختلف.. 91

چکیده

در پایان‌نامه حاضر به بررسی انتقال جرم و حرارت نانوسیال آب-اکسید آلومنیوم در محیطی متخلخل دو بعدی و تحت میدان مغناطیسی و در مجاورت دیوار عمودی پرداخته شده است. دیوار مرزی می‌تواند نفوذپذیر و یا نفوذناپذیر باشد. غلظت و دمای سطح دیوار ثابت است و در مجاورت محیطی با دما و غلظت  قرار دارد. میدان مغناطیسی مفروض ثابت و در جهت عمود بر دیواره و به سمت داخل می‌باشد. به منظور تاثیر حضور نانوذرات در هدایت گرمایی سیال پایه از الگوی کوو و کلینستروئر[1] استفاده شده است که در آن ضریب هدایت گرمایی نانوسیال به صورت تابعی از دمای نانوسیال، قطر نانوذرات و سیال‌پایه،کسر حجمی و اثرات حرکت براونی نانوذرات می‌باشد. با حضور نانوذرات، لزجت دینامیکی نانوسیال نیز طبق رابطه‌ی برینکمن با کسر حجمی متغیر است. انتخاب کسر حجمی نانوذرات در محدوده‌ی  تا  سبب غلظت پایین نانوسیال و حفظ رفتار نیوتنی آن شده است. جریان آرام، تراکم ناپذیر، غیردارسی و آب و نانوذرات در تعادل گرمایی و غلظتی فرض شده‌اند و شرط عدم لغزش بین آن‌ها حاکم است. هنگام اعمال معادلات حاکم بر مسئله از انواع اتلافات حرارتی نظیر اتلافات ویسکوزیته و. . . صرفنظر شده است. پس از تبدیل معادلات PDE منتج از اعمال بقای مومنتوم، انرژی و جرم به کمک حل‌های تشابهی به دستگاه معادلات ODE، به حل دستگاه حاصل به روش رانگ‌گوتای مرتبه چهارم با بهره گرفتن از نرم افزار مناسب پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهند ضریب انتقال حرارت با افزایش کسر حجمی نانوذرات اکسیدآلومنیوم، افزایش عدد بویانسی و عدد سورت افزایش می‌یابد و با افزایش عدد گراشف، عدد هارتمن، عدد لوئیس و دوفورکاهش می‌یابد. از طرفی با افزایش کسر حجمی، عدد هارتمن و عدد سورت ضریب انتقال جرم کاهش و با افزایش عدد بویانسی، عدد لوئیس و عدد دوفور  ضریب انتقال جرم افزایش می‌‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهند انتقال جرم و حرارت در محیط متخلخل، در حالت مکش ، بیشتر از حالت دمش   یا حالت غیر‌قابل نفوذ   است.

مقدمه

محیط متخلخل و پدیده انتقال حرارت و جرم در آن، موضوعی است که توجه بسیاری از محققین شاخه‌های مختلف علوم را به خود معطوف نموده است. روش‌های تجربی، بررسی‌های تئوری و شبیه‌سازی‌های عددی  بسیاری که در این زمینه در مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی عمران، زمین شناسی و. . . صورت گرفته است مهر تصدیقی بر ادعای فوق می‌باشد.

به علت کاربرد وسیع و روزافزون محیط متخلخل در زمینه‌های مختلف مهندسی همواره نیاز به مطالعات اساسی درباره‌ی چگونگی انتقال جرم و حرارت در محیط متخلخل وجود داشته است، چرا که بررسی‌های دقیق، ابزاری برای بهبود بخشیدن به سیستم‌های مهندسی حاوی مواد متخلخل و بالا بردن کیفیت و کارایی آنها می‌باشد. از موارد کاربرد فوق می‌توان به عایق‌سازی حرارتی ساختمان‌ها، عملیات حرارتی در زمین، راکتور‌های کاتالیزوری شیمیایی، آلودگی آب‌های زیرزمینی، صنعت سرامیک، تکنولوژی زیست‌شناختی، واحدهای ذخیره انرژی، مبدل‌های حرارتی، خنک‌سازی، وسایل الکترونیکی، مخازن نفتی و نمونه‌های دیگر از این دست اشاره نمود. از طرفی در بسیاری از موارد، کوچک‌سازی سیستم‌های انتقال حرارت از یک‌سو و افزایش شار حرارتی از سوی دیگر، نیاز به انتقال حرارت در زمان کوتاه و شدت بالا را ضروری می‌سازد. در مواردی که نیاز به انتقال شار حرارتی زیاد از محیط جامد به سیال است، روش‌‌های موجود نظیر تغییر در دینامیک سیال، هندسه جریان، شرایط مرزی و. . . به تنهایی نمی‌توانند از عهده‌ی تقاضای روز افزون کنترل انتقال حرارت در فرآیندهای موجود برآیند. لذا نیاز فوری به مفاهیم جدید و بدیع جهت کنترل انتقال حرارت احساس می‌شود. تکنولوژی نانوسیال پتانسیل بالایی را برای کنترل سیستم‌های مشمول انتقال حرارت در حجم کوچک ارائه می‌دهد. به این معنا که با اضافه نمودن مواد افزودنی به سیال پایه می‌توان در جهت بهبود خواص ترموفیزیکی آن عمل نمود. در این میان میدان‌های مغناطیسی خارجی در بسیاری از جریان‌های طبیعی و صنایع تاثیرگذار هستند. به شاخه‌ای از مطالعات که به اثر متقابل بین میدان مغناطیسی و سیال هادی در حال حرکت می‌پردازد، هیدرودینامیک مغناطیسی[1] MHD می‌گویند. بررسی این شاخه منوط به دانستن معادلات حاکم بر مغناطیس و سیالات و تاثیر هر کدام از پارامترهای این دو دانش بر یکدیگر می‌باشد. در مطالعه حاضر اثر پدیده MHD بر میدان‌های سرعت، دما و غلظت و هم‌چنین انتقال جرم و حرارت نیز منظور گردیده است.

تعداد صفحه : 118

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :       

*         [email protected]