چکیده: در این مقاله شبیه‌سازی عددی جریان و انتقال حرارت یک نانوسیال در یک لوله با خم 90 درجه مورد تحلیل قرار گرفته ‌است. نانوسیال مورد بررسی در این مقاله مخلوط آب و نانو ذرات Al2O3 و جریان ورودی به لوله از نظر هیدرودینامیکی توسعه‌یافته است. شرایط مرزی حرارتی مختلف شار حرارتی دیواره ثابت و دمای دیواره ثابت مورد بررسی قرار گرفته‌اند. چگالی و ظرفیت حرارتی مخلوط به کمک مدل‌های کلاسیک مخلوط دو فاز محاسبه می‌شوند. لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیال از روابط موجود حاصل از برازش خم بر روی داده‌های آزمایشگاهی بدست می‌آیند. معادلات ناویر-استوکس تراکم‌ناپذیر، ناپایا و آرام برای یک سیستم مختصات منطبق بر جسم با استفاده از روش حجم‌کنترلی حل شده‌اند. به منظور افزایش سرعت همگرایی عددی میدان جریان، یک تصحیح فشار جهت برقراری معادله پیوستگی در هر مقطع لوله انجام می‌گیرد. به این صورت که اختلاف دبی جرمی عبوری از هر مقطع نسبت به دبی جرمی ورودی محاسبه شده و به یک گرادیان فشار در جهت جریان از طریق یک معادله اویلر نسبت داده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که این تصحیح فشار جدید بر سرعت همگرایی حل تاثیر قابل ملاحظه‌ای دارد. در این مقاله اثر کسر حجمی‌های مختلف نانوذرات و همچنین نیروی گریز از مرکز، برای شرایط مختلف شار حرارتی دیواره ثابت و دمای دیواره ثابت، بر روی الگوی جریان، عدد ناسلت و تنش برشی جداری مورد مطالعه قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که به دلیل جریان‌های ثانویه در لوله خمیده، ضریب انتقال حرارت افزایش چشم‌گیری نشان می‌دهد. افزایش کسر حجمی نانوسیالات نیز باعث افزایش انتقال حرارت از دیواره به سیال می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که برای شرایط بهینه عملکرد نانوسیال و انتخاب کسر حجمی مناسب نانوذرات، متغیرهای مختلفی چون افزایش انتقال حرارت، افت فشار و سایش جداره لوله را باید مدنظر قرار داد.

کلمات کلیدی