随着雷诺数从400增加到600,传热系数比减小,并且从稳态流动获得大约5倍的传热增强,并且这随着雷诺数进一步减小。对于所有体积分数的纳米颗粒,观察到类似的趋势。然而,对于所有考虑的体积分数,从纳米流体的非稳态流动中获得的传热系数值随着雷诺数的增加而增加,而传热系数的比率则降低,因此从图6中可以清楚地看出,振动效应由雷诺数决定。
这是因为在振动条件下,纳米颗粒受惯性力的影响更大,因为它的密度与基础流体明显不同,这导致基础流体和固体颗粒之间的滑移。这产生了被基液包围的纳米颗粒与管壁的碰撞,破坏了边界层横向振动产生的平面径向混合增强。
图7显示铝的温度等值线2O3不同雷诺数的基于纳米流体的流动在稳态、非稳态和管道末端的流体轨迹中。从图中可以得出结论平面通过横向振动增加,这增强了流体的径向混合。振动在流体中产生漩涡或螺旋运动,通过促进微对流来增强热传递,从而产生均匀的温度分布。
涡流效应被增加的流速所抑制,如图7b所示。它显示了在垂直于诱发振动的方向上径向混合的减少,因为振动效应受流动的惯性效应支配,导致不均匀的温度分布。这也增加了热入口长度。
这是因为靠近管道核心区域的流体由于循环运动而频繁暴露于管壁,并从管壁接收高热量,这在稳态流动中是不可能的。稳态流动中的热传递仅通过壁面的传导和流体内的对流来完成。混沌运动的形成是因为循环过程,如图8导致更高的传热增量。通过将颗粒直径从50纳米增加到100纳米,这进一步降低。
这是因为对于小直径的纳米粒子,其更好地暴露于壁表面,并且这种暴露随着直径的进一步增加而变得饱和。然而,对于体积分数的进一步增加,传热比在本质上变成线性增加,但是更多的浓度增加导致纳米颗粒的快速沉降,结果可能导致流动中断并在壁的底部产生局部加热。