Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed.Gholamreza Etemad
سیدغلامرضا اعتماد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Mahjoob
مجیدرضا محجوب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1383

TITLE

Flow and Heat Transfer of non-Newtonian fluid in rectangular microchannel
In present investigation, numerical simulations are performed to study flow and thermal field of non Newtonian fluids in rectangular microchannels. The flow is considered to be slip, three dimension, steady, incompressible, laminar, and power law model is used to characterize the behavior of the non-Newtonian fluid. The constant wall heat flux both axially and circumferentially and constant wall temperature are employed as thermal boundary conditions. The uniform velocity and temperature profiles are considered at the entrance of microchannel. The governing equations, continuity, momentum and energy, are non-dimensionalized with respect to specific variables. The set of governing differential equations with appropriate boundary conditions are solved together using control volume finite difference method. Axial velocity profiles, centerline velocity , the product of friction factor and Reynolds number, dimensionless bulk temperature, the local Nusselt number, dimensionless wall temperature for constant wall heat flux and dimensionless wall heat flux for constant wall temperature boundary conditions for a wide range of power law indices(n), Reynolds number (Re), Prandtl number (Pr) and slip coefficient(?) are obtained. Results show the product of friction factor and Reynolds number and centerline velocity increase with increasing power law index while considering wall slip results in reduction of those parameters. Relative difference of the product of friction factor and Reynolds number between slip and noslip conditions enhances with increasing power law index. consequently slip effect in dilatants fluids are stronger than that of pseudo plastic fluids. Increasing Re, Pr and ? enhances the local Nusselt number for both thermal boundary conditions while increasing power law index reduces the heat transfer coefficient. Increasing Re, Pr, ? and n has significant effects on dimensionless bulk temperature for both thermal boundary conditions. Relative difference of the Nusselt number between slip and noslip conditions increases for higher power law indices, consequently slip effect in dilatants fluids are more than that of pseudo plastic fluids. In case of constant wall heat flux, relative difference of the local Nusselt number between slip and noslip conditions is more than that of in constant wall temperature for similar power law index, therefore slip effect in constant wall heat flux is more than that of constant wall temperature boundary conditions. Considering the viscous dissipation effect cause decrease in Nusselt number in both thermal boundary conditions and the viscous dissipation effect in dilatants fluids ...
در تحقیق حاضر، میدان جریان و انتقال حرارت سیالات غیر نیوتنی در میکروکانالهای مستطیلی شکل، بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان بصورت لغزشی، سه بعدی ، پایدار، تراکم ناپذیر و آرام در نظر گرفته شده و از مدل تابع نمایی برای تحلیل رفتار سیال غیر نیوتنی استفاده شده است. شرایط مرزی حرارتی، شار حرارتی ثابت در دیواره و دمای دیواره ثابت در نظر گرفته می‌شود. اتلاف حرارتی در نظر گرفته شده و تمامی خواص فیزیکی باستثنای ویسکوزیته ثابت می‌باشند. توزیع سرعت و دما در ورودی میکروکانال یکنواخت می‌باشد. معادلات حاکم، شامل معادله پیوستگی، ممنتوم و انرژی با استفاده از متغیرهای خاص بدون بعد شده‌اند. مجموعه معادلات دیفرانسیل حاکم در کنار هم با توجه به شرایط مرزی با استفاده از روش عددی اختلاف محدود بر مبنای حجم کنترل حل شده‌اند. توزیع سرعت محوری، سرعت مرکزی، حاصلضرب عدد رینولدز و ضریب اصطکاک فنینگ، دمای حجمی بدون بعد، عدد ناسلت موضعی، دمای دیواره بدون بعد برای شرط مرزی حرارتی شار حرارتی ثابت و همچنین شار حرارتی بدون بعد دیواره برای شرط مرزی دمای دیواره ثابت برای محدوده وسیعی از شاخص مدل تابع نمایی، عدد رینولدز، عدد پرانتل و ضریب لغزش و نسبت اضلاع بدست آمده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که حاصلضرب عدد رینولدز و ضریب اصطکاک فنینگ و سرعت مرکزی با افزایش شاخص مدل تابع نمایی افزایش می‌یابد و با در نظر گرفتن لغزش در دیواره کاهش این مقادیر مشاهده می‌گردد. اختلاف نسبی حاصلضرب عدد رینولدز و ضریب اصطکاک فنینگ بین حالت لغزشی و غیرلغزشی با افزایش شاخص مدل تابع نمایی افزایش داشته و در نتیجه اثر لغزش در سیالات دایلاتنت قویتر از سیالات شبه‌پلاستیک می‌باشد. افزایش عدد رینولدز، عدد پرانتل، نسبت اضلاع و ضریب لغزش در دو شرایط مرزی حرارتی موجب افزایش عدد ناسلت گشته در حالی که افزایش شاخص مدل تابع نمایی ضریب انتقال حرارت را کاهش می‌دهد. در دو شرط مرزی حرارتی، اختلاف نسبی عدد ناسلت بین حالت لغزشی و غیرلغزشی برای شاخصهای بالاتر مدل تابع نمایی افزایش می‌یابد و در نتیجه اثر لغزش در سیالات دایلاتنت بیشتر از سیالات شبه‌پلاستیک می‌یاشد. اختلاف نسبی عدد ناسلت بین حالت لغزشی و غیر لغزشی در شرط مرزی حرارتی شار حرارتی ثابت در دیواره بیشتر از شرط مرزی دمای دیواره ثابت می‌باشد و بیانگر این است که اثر لغزش در شرایط مرزی حرارتی شار حرارتی ثابت در دیواره بیشتر از شرایط مرزی دمای دیواره ثابت است. در نظر گرفتن اتلاف لزجتی در دو شرایط مرزی حرارتی موجب کاهش عدد ناسلت می گردد و اثر اتلاف لزجتی در سیالات دایلاتنت بیشتر از سیالات شبه‌پلاستیک می‌یاشد.و در نظر گرفتن تغییرات ویسکوزیته با دما سبب افزایش عدد ناسلت می گردد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی