Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Saghafian,Ebrahim Shirani
محسن ثقفیان (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hadi Samsamkhayani
هادی صمصام خایانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Numerical Investigation of the constant magnetic field effects on convective heat transfer of water-based nanofluid containing carbon nanotubes and Fe3O4 nanoparticles in an annular horizontal tube in the laminar flow regime
In this study, the effect of constant magnetic field on the laminar force convective heat transfer of a hybrid nanofluid containing Fe 3 O 4 nanoparticles and carbon nanotubes (CNTs) flowing through a heated annular tube were investigated numerically. The numerical investigations were carried out over a wide range of parameters such as volume concentration of Fe 3 O 4 (0.5-0.9%) and carbon nanotube (0.28-0.9%) nanoparticles, Reynolds number (548-1643), magnetic field strength (300-1000 Gauss), heat flux ratio (0-1), movement of iron belts along horizontal annular tube and radius ratio (0.4-0.6) on the laminar force convective heat transfer of aforementioned ferrofluid. To perform a numerical investigation, first, the magnetic field is simulated using Maxwell software, and then the results are transferred to a numerical code written in FORTRAN. In the present study, the numerical simulation observation in the case without magnetic field revealed that by using Fe 3 O 4 /CNT hybrid nanofluid, the convective heat transfer has been improved significantly. The maximum enhancement of 23.1% and 4.03% were achieved in the local Nusselt number at the outer and inner walls respectively for hybrid nanofluid containing 0.9 vol.% Fe 3 O 4 and 1.35 vol.% CNT at Reynold number of 1643. Additionally, the results showed that the heat transfer of the studied hybrid nanofluids has been improved in the presence of constant magnetic fields. Moreover, the effects of magnetic field were more noticeable in the hybrid nanofluids with higher volume concentrations and lower Reynolds number. For example increase in parameters such as magnetic field strength, higher volume concentrations of Fe 3 O 4 and CNT nanoparticle and heat flux ratio and a decrease of parameters such as radius ratio and Reynolds number resulted in heat transfer augmentation. Eventually, the highest enhancement of 34.35% and 2.95% in comparison with the case without magnetic field were reported in the local Nusselt number at the outer and inner walls respectively for hybrid nanofluid containing 0.9 vol.% Fe 3 O 4 and 0.9 vol.% CNT at Reynolds number of 548 and magnetic field strength equals to 1000 Gauss. Keywords: Ferrofluid, Carbon Nanotube, Magnetic Nanoparticles, Constant Magnetic Field, Convective Heat Transfer.
این پژوهش، به بررسی عددی تأثیر میدان مغناطیسی دائم بر روی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در یک لوله حلقوی افقی با شرط مرزی شار حرارتی ثابت می پردازد. برای این منظور، تأثیر پارامترهای مختلف نظیر غلظت حجمی نانوذرات اکسید آهن (5/0- 9/0 %) و نانولوله کربنی (25/0- 9/0 %)، عدد رینولدز (548-1643)، نسبت شارهای حرارتی، جابجایی آهن رباها در امتداد لوله حلقوی افقی، نسبت شعاع ها و شدت میدان مغناطیسی (1000-300 گوس) بر روی انتقال حرارت جابجایی و مشخصات جریان این نانوسیال موردبررسی قرار می گیرد. برای انجام تحقیقات عددی، ابتدا میدان مغناطیسی در نرم‌افزار ماکسول شبیه‌سازی و سپس، نتایج به یک کد عددی نوشته‌شده در زبان فرترن منتقل می شود. در تحقیق حاضر بررسی عددی در حالت بدون میدان مغناطیسی برای نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 انجام می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که استفاده از نانوسیال آب/نانولوله کربنی-ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در مقایسه با سیال پایه آب غیر یونیزه، موجب افزایش انتقال حرارت جابجایی می شود. بیشینه افزایش عدد ناسلت متوسط برای دیواره خارجی و داخلی برای نانوسیال حاوی 9/0 درصد حجمی ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 همراه با 9/0 درصد حجمی نانولوله کربنی در رینولدز 1643 به ترتیب برابر با 1/23 و03/4 درصد می باشد. مقدار انتقال حرارت جابجایی در حضور میدان مغناطیسی دائم افزایش پیدا می کند و میزان این افزایش، برای نانوسیال های موردبررسی با افزایش شدت میدان مغناطیسی، غلظت حجمی نانولوله کربنی و ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 ، نسبت شار حرارتی و کاهش نسبت شعاع ها و عدد رینولدز افزایش می یابد. از سوی دیگر، تأثیر میدان مغناطیسی در نانوسیال هایی همراه با درصد حجمی بالایی از نانولوله های کربنی و ذرات مغناطیسی اکسید آهن در عدد رینولدز پایین بیشتر موردتوجه است. درنهایت، بیشینه افزایش عدد ناسلت متوسط برای دیواره خارجی و داخلی همراه با میدان مغناطیسی دائم 1000 گوس، در مقایسه باحالت بدون میدان مغناطیسی دائم برای نانوسیال، 9/0 درصد حجمی نانولوله کربنی و 9/0 درصد حجمی ذرات مغناطیسی Fe 3 O 4 در عدد رینولدز 548 به ترتیب برابر با 35/34 و 95/2 درصد است. کلمات کلیدی: نانوسیال مغناطیسی، نانولوله کربنی، نانوذرات مغناطیسی، میدان مغناطیسی دائم، انتقال حرارت جابجایی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی