Кравчук О. В. Тепломасообмін та гідродинаміка однорідних та нано-рідин в мікроканалах різної конфігурації

Дисертація присвячена дослідженню мікропроцесів тепломасообміну та гідродинаміки однорідних та нано-рідин в мікроканалах різної конфігурації. В роботі описано розроблений нами стохастичний метод дослідження теплообміну в мікроканалі та межовому шарі при наявності наночасток на базі методу Монте-Карло. Проведено комп’ютерне дослідження теплообміну нанорідини в пласкому мікроканалі та в межовому шарі. Розрахунки методом Монте-Карло показали, що зі збільшенням поздовжньої координати вирівнюється профіль температури і концентрації. При збільшенні об’ємної долі наночастинок на вході каналу спостерігається лінійний ріст, але нелінійний ріст спостерігається зі збільшенням теплопровідності нанорідин. І нелінійне падіння спостерігається зі збільшенням числа Прандтля, оскільки збільшується в’язкість. Основний результат, який було отримано за допомогою методу Монте-Карло, свідчить про те, що додавання незначної кількості наночастинок в рідину призводить до збільшення теплообміну (при об’ємній частці наночасток 0,05 тепловіддача збільшується на 10%). Аналогічні ефекти спостерігаються як для плаского мікроканалу так и для межового шару. Досліджено гідродинаміку та теплообмін при змішаній конвекції в вертикальному пласкому і циліндричному мікроканалах за допомогою методу грат Больцмана, а також проведено порівняння з аналітичними розрахунками. Зміна значень числа Релея приводить до зміни характеристик потоку в центральній частині каналу, зміна значень числа Кнудсена в першу чергу впливає на зміни характеристик в пристіночній області. При великих значеннях Прандтля висока швидкість потоку. При таких параметрах зникає стрибок температури, і ефект проковзування не працює, що приводить до збільшення значення числа Нуссельта. Проведено комп’ютерні експерименти з дослідження відцентрової нестійкість нанорідин з радіальною температурою та неоднорідністю концентрації. Досліджено турбулентний нестисливий потік в пласкому мікроканалі, що обертається. Збільшення сили Коріоліса призводить до появи зворотних потоків, які призводять до появи нестійкості. Зі збільшенням кутової швидкості обертання спостерігається зростання гідравлічного опору, але чим більше значення Кнудсена тим ріст гідравлічного опору зменшується через ефект проковзування. Результати роботи можна застосовувати для вибору режиму роботи різних мікроприладів, наприклад: датчиків, двигунів, насосів, турбін, каналів та клапанів.