:تاثیر انتقال حرارت نانو سیال بر روی تیغه توربین

۳-۲-۲ معادله مومنتوم ۲۱
۳-۲-۳ معادله انرژی ۲۲
۳-۳- معادلات حاکم برای جریان آشفته ۲۳
۳-۳-۱- روش آماری بررسی جریانات آشفته ۲۳
۳-۳-۲- نوشتن معادلات حرکت در جریان آشفته .۲۴
۳-۳-۳- معادله پیوستگی برای جریان آشفته ۲۴
۳-۳-۴- معادلات مومنتوم برای جریان آشفته ۲۵
۳-۴- مدلسازی جریان‌های آشفته ۲۵
۳-۴-۱- مروری بر روش‌های RANS .26
۳-۴-۲- روابط اساسی حاکم بر ویسکوزیته ادی .۲۸
۳-۴-۳- رابطه اساسی بوزینسک ویسکوزیته ادی .۳۰
۳-۵- مدل‌های دو معادله‌ای .۳۱
۳-۶- مدل k-ε استاندارد .۳۱
۳-۶- ۱- ویژگی‌های مدل  استاندارد.۳۴
۳-۷- مدل توربولانسی.۳۵
۳-۸- توابع تعریف شده۳۶
۳-۸-۱- خواص ترموفیزیکی نانو سیال۳۶
۳-۸- ۲-دانسیته۳۶
۳-۸-۳- ظرفیت گرمایی ویژه.۳۶
۳-۸-۴- ضریب هدایت حرارتی.۳۷
۳-۸-۵- لزجت دینامیکی۳۸
فصل ۴ روش کار و شبکه محاسباتی. ۴۰
۴-۱- مقدمه۴۱
۴-۲- انواع شبکه بندی.۴۱

۴-۲-۱- شبکه با سازمان.۴۱
۴-۲-۲- شبکه بی سازمان.۴۲
۴-۳- نسبت منظری۴۳
۴-۴- شرایط مرزی.۴۴
۴-۴-۱-شرایط مرزی دیوار( شرط عدم لغزش).۴۴
۴-۴-۲-شرایط مرزی سرعت در ورودی میدان جریان.۴۵
۴-۴-۳-شرایط مرزی فشار ثابت در خروجی میدان جریان۴۵
۴-۵- هم گرایی و پایداری.۴۶
۴-۵-۱-تشخیص هم گرایی۴۶
۴-۶- تعریف مساله .۴۹
۴-۷- فاصله بی بعد از صفحه.۵۱
فصل ۵ نتایج ۵۲
۵-۱- مقدمه۵۳
۵-۲- اعتبار سنجی۵۳
۵-۳-نانو سیال۵۵
۵-۳-۱- تاثیر انتقال حرارت نانو سیال اکسید آلومینیوم با قطرهای مختلف۵۵
۵-۳-۲- تاثیر انتقال حرارت نانو سیال اکسید آلومینیوم با کسرهای حجمی مختلف۶۶
منابع .۷۴
چکیده:
در این پروژه به بررسی تأثیر نانو سیال در افزایش انتقال حرارت بر تیغه توربین پرداخته شده است ، در این روش از ایرفوئل ناکا ۱۲ برای انجام آزمایش استفاده گردیده، که در شبیه‌سازی های انجام‌شده با نرم‌افزار انسیس سرعت را به‌صورت نوسانی در نظر گرفته و نانو سیال فرض شده اکسید آلومینیوم می‌باشد. فعالیت بر اساس تغییرات اندازه قطر نانوذره که به‌صورت nm 20، ۴۰، ۵۰، ۷۰، ۱۰۰ انجام گردیده و در مشاهدات انجام‌شده انتقال حرارت تا nm40 افزایش پیدا کرده است که نتیجه به قابل‌قبول نبودن افزایش قطر نانوذره می‌توان اشاره نمود. همچنین با انجام فعالیت در حوزه افزایش اندازه کسر حجمی با در نظر گرفتن قطر نانوذره با اندازه‌ی nm 50 و کسر حجمی های مختلف از قبیل ۰.۰۲ ، ۰.۰۳ ۰.۰۴و ۰.۰۵ می‌باشد که در با افزایش کسر حجمی با شرایط مفروض، در نتایج به مشاهداتی از قبیل افزایش انتقال حرارت و در نتیجه ایجاد خنک کاری بهتر در تیغه رسید که می‌توان با افزایش پله به پله در کسر حجمی موجب افزایش انتقال حرارت گردد.
فصل اول
مقدمه
 
قرن بیست و یکم، قرن فناوری نانو مهم‌ترین دوران صنعت به شمار می رود. قرن نانو، قرن سلامتی، صرفه‌جویی و آرامش نامیده می‌شود. نانو نه یک ماده است نه یک جسم، فقط یک مقیاس است.کوچک شدن یک مقیاس، نانو یک میلیاردم متر است به‌اندازه‌ای کوچک که دیده نمی‌شود اما باتاثیری بسیار بزرگ در زندگی انسان.
سیستم های خنک‌کننده، یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های کارخانه‌ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک و هر مکانی است که به نوعی با انتقال گرما رو به رو می باشد که با پیشرفت فناوری در صنایع ی، که در مقیاس های زیر صد نانومتر عملیات های سریع و حجیم با سرعت های به سیال بالا اتفاق می‌افتد و استفاده از موتورهایی با توان و بار حرارتی بالا اهمیت بسزایی پیدا می‌کند، استفاده از سیستم های خنک‌کننده پیشرفته و بهینه، کاری اجتناب‌ناپذیر است. بهینه‌سازی سیستم های انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به‌وسیله افزایش سطح آنها صورت می‌گیرد که همواره باعث افزایش حجم و اندازه این دستگاه‌ها می‌شود، لذا برای غلبه بر این مشکل به خنک‌کننده‌های جدید و موثر نیاز است و نانو سیالات[۱]به‌عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده‌اند .
در مقیاس نانو خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تک‌تک اتم‌ها، مولکول‌ها با خواص توده ماده متفاوت است، نانو ذرات در چنین مقیاس و مشخصه‌ های منحصر به فردی موجب پیدایش دستاوردهای نوینی در علوم پزشکی و مهندسی می‌گردد. ۱-۱-   معرفی نانو سیال : نانو سیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می‌گردند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار زیاد که در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اندازه ذرات مورد استفاده در نانو سیالات از ۱ نانومتر تا ۱۰۰ نانومتر هست. این ذرات از جنس ذرات فلزی همچون  (Cu)، نقره  (Silver)و یا اکسید فلزی همچون اکسید آلومینیوم (  اکسید مس  (CuO)و غیره هستند. سیالات متداولی که در زمینه انتقال حرارت استفاده می‌شوند ضریب هدایت حرارتی پایینی

مطلب دیگر :

دانلود پایان نامه روانشناسی : پختگی جنسی

 دارند. ذرات نانو به دلیل بالا بودن ضریب هدایتی‌شان با توزیع در سیال پایه باعث افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال، که یکی از فشارسنج هواهای اساسی انتقال حرارت محسوب می‌شود، می‌گردند.

در تعریفی علمی که نانو سیالات متشکل از سوسپانسیونی[۲]از نانو ذرات جامد یا فیبرها با اندازه کمتر از nm 100 در یک مایع پایه هست در واقع بخش خوب ذرات جامد در یک مایع عموماً به نام سوسپانسیون کلوئیدال شناخته می‌شوند. سیستم های کلوئیدال بسیار کاربرد دارند آنها در طبیعت در سلول های زنده دیده می‌شود همچنین در بسیاری از واکنش های شیمیایی حضور دارند در بسیاری از سیستم‌ها واسطه پایه آب بوده و ذرات به‌صورت ماکرو مولکول‌ها یا توده‌ای از مولکول‌ها می‌باشند کلوئیدها به خاطر خصوصیات رئولوژیکالشان بسیار مورد توجه می‌باشد آنها رفتار برشی[۳] جالبی از خود بروز می‌دهند، بسته به‌سرعت برش، ضخامت و نازکی برشی می‌توان مشاهده کرد که نازکی به کاهش در وسیکوزیته موثر بر می‌گردد و ضخامت ناشی از افزایش در وسیکوزیته موثر می‌باشد.
به طور خلاصه نانوتکنولوژی به معنی انجام مهندسی مواد در ابعاد اتمی – مولکول و ساخت موادی با خواص کاملا” متفاوت در ابعاد نانو است. تعریف دیگر نانوتکنولوژی “با آرایش دادن ودستکاری اتم‌ها ساخت مواد مورد نظراست”.  نانومتر، (یک میلیاردم متر) به‌اندازه چیدن ۵ الی۱۰ اتم در کنار یکدیگر است، مکعبی با ابعاد ۲.۵ نانومتر تقریبا” ۱۰۰۰ اتم را شامل می‌شود. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده تبدیل‌شده به ابعاد نانو نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرویی کاملا” متفاوت است. نانو در مولکول‌های ماده انرژی بالایی را ایجاد می‌کند به همین دلیل معجزه‌آسا نامیده می‌گردد. ۱-۲-   تاریخچه نانو اولین جرقه فناوری نانو  در سال ۱۹۵۹ زده شد [۱] ( البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود). در این سال، “ریچارد فاینمن” طی یک سخنرانی با عنوان “فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد” ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به‌صورت مستقیم دست‌کاری کنیم. وی در آن زمان اظهار داشت: “اصول فیزیک، تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی‌زنند.” او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فرا گرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس های کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست که آن‌ها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. در واقع آن‌ها به مرزهای حقیقی‌شان در لبه‌های نامعلوم کوانتوم نزدیک خواهند بود، به‌طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچک‌ترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.
فاینمن در ذهن خود یک “دکتر در اندازه مولکولی” تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می تواند به بدن انسان تزریق گردد و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلول ها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد. در بحبوبه سال های صنعتی کلمه “بزرگ” از اهمیت ویژه ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه های مهندسی بزرگ و غیره؛ حتی کامپیوترها در دهه ۱۹۵۰ تمام طبقات ساختمان را اشغال می کردند؛ ولی از وقتی فاینمن، نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوی کوچک شدن در پیش گرفت.
واژه فناوری نانو، اولین بار توسط “نوریو تاینگوچی” استاد دانشگاه علوم توکیو در سال ۱۹۷۴ بر زبان‌ها جاری گردید [۲] . او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آن‌ها در حد نانومتر می‌باشد، به‌کار گرفت. در سال ۱۹۸۶ این واژه توسط “کی اریک درکسلر” در کتابی تحت عنوان: “موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری  نانو” بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آن را در کتابی تحت عنوان “نانو سیستم‌ها ماشین های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آن‌ها” توسعه داد.هر چند آزمایش‌ها و تحقیقات پیرامون نانوتکنولوژی از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول‌آفرین، معجزه‌آسا و باورنکردنی نانوتکنولوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمام  کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به‌عنوان یکی از مهمترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند. ۱-۳-  عوامل مختلف بر خواص نانو سیالات :