Mixed Convection Inside a Cavity Incorporating Cu-H2O Nanofluid with Conducting Cylinders Placed at Optimum Position

Abstract

Обчислювальне дослідження ламінарного та стійкого теплообміну проводиться з нанорідиною мідь (Cu)-вода всередині порожнини з кришкою. Різні провідні перешкоди розміщено в оптимальному положенні, за якого має місце максимальний теплообмін. Теплові характеристики нанорідини CuH2O визначаються в цьому оптимальному положенні з трьома різними геометріями циліндра (квадрат, прямокутник та коло), двома числами Річардсона (0,01 та 1) та трьома об'ємними концентраціями наночастинок міді у воді (0 %, 3 % і 5 %). Числа Прандтля та Грасгофа вважаються рівним 6,2 та 104 відповідно. Рідина нагрівається при розміщенні диференціального нагрівача біля лівої стінки. Усі стінки, крім верхньої, перебувають у стаціонарному стані. Верхню рухому стінку, нерухому нижню стінку та іншу частину лівої стінки, де немає обігрівача, зроблено утепленими. Прямокутний циліндр розміщують в двох різних орієнтаціях (вертикальній та горизонтальній). Результати показують, що форма циліндра робить свій внесок в ефективний теплообмін. Для обох чисел Річардсона число Нуссельта є максимальним у випадку, коли циліндр квадратної форми розміщений у верхньому лівому куті. Число Нуссельта збільшується зі збільшенням процентного об'єму наночастинок і зменшується зі збільшенням числа Річардсона.

A computational study of laminar and steady heat transfer is carried out with copper (Cu)-water nanofluid inside a lid driven cavity. Different conducting obstacles are placed at the optimum position for which the maximum thermal transport occurs. The thermal performance of the Cu-H2O nanofluid is found out at this optimum position with three different cylinder geometries (square, rectangular and circular), two Richardson numbers (0.01 and 1), and three volume concentrations of copper nanoparticles (0 %, 3 % and 5 %) in water. The Prandtl and Grashof numbers are considered as 6.2 and 104, respectively. The fluid is heated by placing a differential heater at the left wall. All the walls except the upper one are in a stationary condition. The top moving wall, stationary bottom wall and the remaining portion of the left wall, where there is no heater, are made insulated. The rectangular cylinder is placed at two different orientations (vertical and horizontal). The results show that the shape of the cylinder contributes to a compelling role in efficient heat transfer. For both Richardson numbers, the Nusselt number is maximum with the case where the square-shaped cylinder is placed at the top left corner. The Nusselt number increases with an increase in the percentage volume of nanoparticles and reduces with an increase in the Richardson number.