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Natural convection of sio_2-water nanofluid in square cavity with thermal square column

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2017年第4期38卷 585-602页

作者： Xiaopeng XIONG Sheng CHEN Bo YANG State Key Laboratory of Coal Combustion Huazhong University of Science and Technology Institute for Modelling and Simulation in Fluodynamics Nanoscience and Industrial Mathematics "Gregorio Millan Barbany"Universidad Carlos III de Madrid Faculty of Engineering The University of NottinghamUniversity Park

A square with a thermal square column is a simple but nontrivial research prototype for nanofluid research. However, until now, the effects of the temperature of the square column on the heat and mass transfer of nanofluids have not been revealed comprehensively, especially on entropy generation. To deepen insight into this important field, the natural convection of the sio2-water nanofluid in a square cavity with a square thermal column is studied numerically in this study. The effects of the thermal column temperature （T = 0.0, 0.5, 1.0, 1.5）, the Rayleigh number （ranging from 103 to 106）, and the volume fraction of the nanoparticle （varying from 0.01 to 0.04） on the fluid flow, heat transfer, and entropy generation are investigated, respectively. It is found that, no matter at a low or high Rayleigh number, the volume fraction of the nanoparticle shows no considerable effects on the flow field and temperature field for all the temperatures of the thermal column. With an increase in the volume fraction, the mean Nusselt number increases slightly. At the same time, it is found that, with an increase in the temperature of the thermal column, the average Nusselt number gradually decreases at all values of the Rayleigh number. Meanwhile, it is found that, at a high Rayleigh number, the heat transfer mechanism is the main parameter affecting the increase in the total entropy generation rather than the volume fraction. In addition, no matter at a high or low Rayleigh number, when T = 0.5, the total entropy generation is the minimum.

关键词： natural convection sio2-water nanofluid Rayleigh number volume fraction entropy generation

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