NANOAKIŞKAN İÇEREN KARE BİR KAPALI KUTUDA DOĞAL TAŞINIM ÜZERİNDEKİ MANYETİK ALAN ETKİLERİNİN SAYISAL İNCELENMESİ
EGE 15TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON APPLIED SCIENCES, İzmir, Türkiye, 12 - 14 Haziran 2026, cilt.1, ss.206-219, (Tam Metin Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
- Cilt numarası: 1
- Basıldığı Şehir: İzmir
- Basıldığı Ülke: Türkiye
- Sayfa Sayıları: ss.206-219
- Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Bu çalışmada, literatürde kabul görmüş manyetik alan etkisi altında su-Al2O3 nanoakışkan ile doldurulmuş kare kapalı ortamdaki doğal taşınım ısı transferi çalışmasının (Ghasemi vd, 2011) sayısal doğrulaması yapılmıştır. Doğrulamada Ra=105 için, Hartmann sayısı ve nanoparçacık hacim oranı değişiminin akış yapısı, sıcaklık dağılımı ve ısı transfer performansı üzerindeki etkileri göz önüne alınmıştır. Problem, iki boyutlu, kararlı, laminer ve sıkıştırılamaz akış varsayımları altında ele alınmış; nanoakışkanın etkin termofiziksel özellikleri klasik karışım modelleri yardımıyla tanımlanmıştır. Sol duvarın sabit yüksek sıcaklıkta, sağ duvarın sabit düşük sıcaklıkta tutulduğu ve yatay duvarların adyabatik kabul edildiği sistemde, akış ve ısı transferi davranışı Rayleigh sayısı, Hartmann sayısı ve nanoparçacık hacim oranına bağlı olarak değerlendirilmiştir. Boyutsuz yönetici denklemler sonlu hacimler yöntemi ile çözülmüş, basınç-hız bağlaşımı için SIMPLE algoritması ve ayrıklaştırmada second-order upwind şeması kullanılmıştır. Ghasemi vd. (2011) tarafından sunulan referans sonuçlarla bu çalışmadan elde edilen ortalama Nusselt sayısındaki bağıl farkların % 0.09 ile % 0.20 aralığında kaldığı belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, Hartmann sayısının artmasıyla Lorentz kuvvetinin akış dolaşımını baskıladığını, izotermleri düşey doğrultuda daha düzenli hale getirdiğini ve buna bağlı olarak ortalama Nusselt sayısını azalttığını göstermiştir. Ayrıca, nanoparçacık ilavesinin ısı transferini artırıcı etkisinin düşük manyetik alan şiddetlerinde daha belirgin olduğu, yüksek Hartmann sayılarında ise bu etkinin zayıfladığı görülmüştür.
This study numerically validates the accepted literature on natural convection heat transfer in a square enclosed medium filled with water- Al2O3 nanofluid under the influence of a magnetic field (Ghasemi et al., 2011). In the validation, the effects of variations in Hartmann number and nanoparticle volume ratio on flow structure, temperature distribution, and heat transfer performance were considered for Ra=105. The problem is addressed under the assumptions of two-dimensional, steady, laminar, and incompressible flow; the effective thermophysical properties of the nanofluid are defined using classical mixture models. In the system, where the left wall is kept at a constant high temperature, the right wall at a constant low temperature, and the horizontal walls are assumed to be adiabatic, the flow and heat transfer behavior is evaluated as a function of Rayleigh number, Hartmann number, and nanoparticle volume ratio. The dimensionless governing equations are solved using the finite volume method, the SIMPLE algorithm is used for pressure-velocity coupling, and the second-order upwind scheme is used for discretization. The relative error in the average Nusselt number obtained from this study compared to the reference results presented by Ghasemi et al. (2011) were determined to be between 0.09-0.2%. The findings show that as the Hartmann number increases, the Lorentz force suppresses flow circulation, makes the isotherms more regular in the vertical direction, and consequently reduces the mean Nusselt number. Furthermore, it was observed that the heat transfer enhancing effect of nanoparticle addition was more pronounced at low magnetic field strengths, while this effect weakened at high Hartmann numbers.