Flow Dynamics of Nanofluids Inside A Circular Enclosure
| العنوان بلغة أخرى: |
ديناميكا الدفق للموائع النانوية داخل حاوية دائرية |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | جشيم الدين، محمد (مؤلف) |
| مؤلفين آخرين: | Rahman, Mohammad Mansur (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2017
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 292 |
| رقم MD: | 966029 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية العلوم |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
3
| المستخلص: |
لقد ساهمت التطورات السريعة التي شهدها علم تقنية النانو في العقود الماضية في فتح آفاقا واسعة أمام العلماء والمهندسين للبحث في هذا المجال، وتعد الموائع النانوية واحدة من النتائج المذهلة المرتبطة بهذه التطورات. ويتم إنتاج الموائع النانوية من خلال إضافة جسيمات نانوية إلى الموائع التقليدية التي تدعم الانتقال الحراري، وتعتبر الموائع النانوية قادرة على توفير مزايا إضافية للانتقال الحراري مقارنة بالموائع التقليدية. وقد تم في بداية هذا البحث مناقشة التطورات الأساسية للموائع النانوية بشكل واسع ودقيق من خلال استعراض هذه التطورات وفق ترتيبها الزمني واستعراض التطبيقات والفوائد المهمة للموائع النانوية. كما تم استعراض مناقشة مكثفة للنماذج الرياضية المختلفة وآليات انزلاق المهمة المستخدمة في صياغة نماذج انتقال الحرارة للموائع النانوية. وقد أسفرت عملية البحث في التطورات التي شهدتها الموائع النانوية عن وجود نتائج قيمة مع وجود فرص عديدة للبحث في هذا المجال. وبناء عليه، فقد تم صياغة معادلات رياضية جديدة للموصلية الكهربائية، وسرعة الناقلية الحرارية، ومعامل تدفق الحرارة ومعدل تدفق الكتلة في الموائع النانوية والتي من الممكن استخدامها في نمذجة حركة الموائع النانوية بشكل عام. وقد تم التحقق من نتيجة معامل التدفق الحراري بمقارنتها بنتائج التجارب العملية. ونظرا لأن من أحد الأهداف الأساسية لهذه الدراسة هو دراسة انتقال الحرارة الحملي داخل حاويات مختلفة باستخدام الطرق العددية، فقد تم تقديم عرض موجز لانتقال الحرارة الحملي إضافة إلى معادلات الديناميكا الأساسية للموائع. وتم عرض النماذج الرياضية المستخدمة في انتقال الحرارة الحملي للموائع النانوية التي تم استحداثها في السنوات الأخيرة الماضية واستعراض الفرضيات التي تحد من استخدامها. ولمعالجة هذه المحددات أو النواقص فقد تم استحداث نموذج رياضي جديد سمي بالنموذج الديناميكي غير المتجانس للموائع النانوية، وقد تم استخدام هذا النموذج لدراسة تدفق الحمل الطبيعي للموائع النانوية غير القابلة للانضغاط في حاوية ثنائية البعد وقد تم حل النموذج بتطبيق أحد تقنيات الطرق العددية المعروفة بتقنية جالاركن للموزون المتبقي في طريقة العناصر المنتهية أو المحددة. وقد تم عرض طرق الحل العددية باستخدام هذا النموذج بشكل مفصل للمرة الأولى في هذه الدراسة، وبعد أن تم أخذ مجال البحث وتطبيقاته العملية بعين الاعتبار، تمت محاكاة حركة الموائع النانوية في حاوية دائرية باستخدام النموذج الديناميكي غير المتجانس وباستخدام تقنية جالاركن للموزون المتبقي المستخدمة في طريقة العناصر المحددة، حيث تمت دراسة خمس قضايا منفصلة في هذا المجال وقد تم حلها بنجاح. وتحديدا تم دراسة التدفق الحملي العابر والانتقال الحراري للموائع النانوية في حاويات هندسية ثنائية البعد وهي شكل هندسي ربع دائري، ونصف دائري، وطوق نصف دائري وطوق أسطواني أفقي. كما تمت دراسة تأثير المجال المغناطيسي في بعض الحالات. وتم أيضا دراسة الانتقال الحراري في ظل وجود ظروف حرارية مختلفة على حدود الحاويات الهندسية. كما دراسة تأثير حجم وشكل وكمية الجسيمات النانوية لإضافة إلى تأثير العوامل الفيزيائية المختلفة مثل عدد ريليه (Rayleigh Number) وعدد هارتمان(Hartmanm Number)، وتأثير زاوية ميل المجال المغناطيسي. وتم مقارنة نتائج الدراسة فيما يتعلق بتعزيز الانتقال الحراري بالنتائج السابقة التي تم الحصول عليها باستخدام الطرق العددية أو من خلال التجارب العملية. كما تم عرض النتائج المتعلقة بالخطوط الانسيابية للسرعة وخطوط تساوي الحرارة وخطوط تساوي التركيز وقيم أرقام نشلت (Nusselt Number) المحلية والمتوسطة. وقد أظهرت نتائج الدراسة أن الجزيئات النانوية بحجم 1 - 10 نانومتر تكون منتظمة وثابتة في المعلق داخل الحاويات ذات الشكل الهندسي الربع دائري أو النصف دائري، بينما الجزيئات النانوية بحجم 1 - 20 نانومتر تكون ثابتة في الأشكال الهندسية ذات الطوق، كما أظهرت النتائج أن المجال المغناطيسي الخارجي واتجاهه يتحكمان في نمط تدفق الموائع النانوية بشكل ملحوظ وأن متوسط رقم نشلت يزداد بشكل ملحوظ بزيادة كل من زاوية المجال المغناطيسي ورقم ريليه (Rayleigh Number) ونسبة الجزيئات النانوية، بينما يتناقص بزيادة كل من المجال المغناطيسي وقطر الجزيئات النانوية. وكذلك انتثار قيم تغير الحرارة بالنسبة لنسبة حجم الجزء الصلب يتناسب عكسيا مع انتثار قيم رقم نشلت (Nusselt Number) المحلي. وأظهرت النتائج أيضا أن الشكل الداخلي للطوق الهندسي يؤثر بشكل كبير على تدفق الحرارة وعلى رقم نشلت. وفي نهاية هذه الدراسة، تم تحليل الثبات أو الاستقرار الحراري لانتقال الحمل الحراري الطبيعي في طبقة موائع نانوية أفقية باستخدام النموذج الديناميكي غير المتجانس، حيث تمت دراسة مدى ثبات واستقرار نتائج الدراسة في ظل وجود عوامل متعددة اشتملت عليها القضايا الفيزيائية المطروحة في الدراسة. وأظهرت نتائج التحليل استقرار النتائج مع ازدياد قيم ريليه الحرارية (Thermal Rayleigh Number) وقيم ريليه المذابة (Solutal Rayleigh Number)، كما أن القيم الموجية العالية تساعد على بقاء النتائج مستقرة، وأن إضافة جزيئات نانوية للسائل الأساس يزيد من منطقة الثبات أو الاستقرار، كما أظهرت النتائج أن عملية انتقال الحرارة تكون بداية غير مستقرة لفترة قصيرة من الزمن ومن ثم تصبح مستقرة مع مرور الوقت. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Convective Nanofluid Flow in a Trapezoidal Enclosure
بواسطة: Al Weheibi, Sheikha Mansoor Nasser منشور: (2016) -
Heat Transfer in A Triangular Shaped Enclosure Filled with Nanofluids
بواسطة: Al-Hassani, Khadija Abdullah Mohammed منشور: (2017) -
Heat Transfer Enhancement by Using Nanofluids in Forced Convection Laminar Flows
بواسطة: Omera, Elhassen منشور: (2017) -
Convective heat transfer in a nanofluid-filled enclosure
بواسطة: الكلباني، خميس منشور: (2018) -
Free Convective Heat Transfer in Magnetic Nanofluids inside Cavities
بواسطة: البلوشية، لطيفة منشور: (2021)
