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Konvektiver Wärmetransport in Nanofluiden

Konvektiver Wärmetransport in Nanofluiden

Teilnehmer

AM 3

  • Eberhard Bänsch
  • Sara Faghih-Naini

Beschreibung

Nanofluide werden aufgrund ihrer sehr guten Wärmeleiteigenschaften in der jüngeren Vergangenheit vermehrt als Kühlflüssigkeiten genutzt, z.B. zur Kühlung von Elektronik. Damit einher ging die Entwicklung numerischer Modelle für konvektiven Transport in Nanofluiden, unter anderem des heutzutage viel genutzten Models von Buongionrno.
In diesem Projekt wird ein leicht modifiziertes, thermodynamisch konsistentes Modell, das auf diesem beruht, sowohl numerisch als auch mathematisch untersucht.

Ergebnisse

Numerisch simuliert wurde einmal eine Strömung durch ein Rohr, an dem auf einer Seite ein in der Zeit periodischer Wärmefluss angelegt war, außerdem ein Lid-driven cavity Aufbau, mit einer dreieckigen Wärmequelle in der Mitte.
Die Simulationsergebnisse zeigen zum einen, dass wie erwartet Nanofluide mit höheren Nanopartikel-Konzentrationen bessere Kühleigenschaften besitzen. Zusätzlich werden die besseren Kühleigenschaften durch die Thermophorese, d.h. der Diffusion der Partikel aufgrund des Temperaturgradienten, begünstigt, was begründet ist durch einen stärkeren Abtransport der Nanopartikel nahe der Wand. Folglich ist die Viskosität nahe der Wand geringer und dadurch die Geschwindigkeit dort größer was zu einem stärkeren konvektiven Transport führt.
Auf der theoretischen Seite konnte mittels Fixpunkt- und Faltungsmethoden die Existenz einer schwachen Lösung des stationären Problems gezeigt werden.

Driven cavity mit Geschwindigkeitsfeld/Konzentration/Temperatur