Nanoakışkanların katmanlı zorlanmış konveksiyonu için tek ve iki fazlı sürekli ortam modellemesi

Nanoakışklanların makroskopik modellenmesi, nanoakışkanlara dayalı ekipmanların tasarımı ve analizi için gereklidir. Şu an için, yeni ve üstün nanoakışkan modellerinin ve bu modellerin hesaplama verimliliklerinin karşılaştırıldığı bir çalışma literatürde bulunmamaktadır. Bu çalışmada, tek ve iki fazlı modeller ile Al2O3-su nano akışkanının boru içindeki katmanlı zorlanmış konveksiyonunun modellenmesi incelenmiştir. Hız gradyanı kullanılarak tanımlanan tek fazlı ısıl dağılım modelinin, ısı iletim katsayısını en doğru hesaplayan model olduğu gösterilmiştir. Tek fazlı modeller basınç düşüşünü doğru olarak öngöremediklerinden dolayı, bu modellerin nanoakışkanların hidrodinamik çözümlerindeki doğruluklarını arttırmak için, yeni bir dağılım viskozite modeli önerilmiştir. Bunlara ek olarak bu çalışmada, İki fazlı Euleryen-Euleryen ve Euleryen-Karışım modelleri incelenmiş ve modellerinin ısıl iletim katsayısını giriş bölgesinde düşük ve tam gelişmiş akış bölgesinde ise yüksek öngördüğü gözlemlenmiştir. Mevcut deneysel verinin olmadığı, ısıl iletim katsayısının ve akışın modellemesinin önemli olduğu durumlar için, hesaplama verimliliği de göz önünde bulundurularak Euleryen-Euleryen model tavsiye edilmiştir. Buna ek olarak, ilk kez Euleryen-Euleryen modelin hesaplama verimliliğinin Full Multiphase Coupled algoritması ile arttırılabilineceği gösterilmiştir. Son olarak ise, Hekzagonal Boron Nitrat?su nanoakışkanı incelenmiş ve sonuçları Al2O3-su nanoakışkanı ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki, iki fazlı modeller için granüler olmayan akış varsayımının geçerliliği yüksek ısıl iletkenliğe sahip parçacıklar için sorgulanabilir.