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Flujo de nanofluidos híbridos turbulentos en canales corrugados con generadores de vórtices: un estudio numérico

Autores: Tanougast, Aimen; Omle, Issa; Hriczó, Krisztián

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Flujo de nanofluidos híbridos turbulentos en canales corrugados con generadores de vórtices: un estudio numérico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Nanofluidos
Transferencia de calor
Generadores de vórtices
Nanopartículas
Modelo de turbulencia
Rendimiento térmico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los nanofluidos son una tecnología importante para mejorar la transferencia de calor en aplicaciones industriales al incorporar nanopartículas de alta conductividad térmica en fluidos base. Sin embargo, a menudo requieren mayor potencia de bombeo y consumo de energía. Este estudio emplea una aproximación bidimensional (2D) de generadores de vórtices (VG) en un canal trapezoidal turbulento con concentraciones de nanopartículas de Al2O3, SiO2 y TiO2. Las simulaciones se realizan utilizando ANSYS Fluent 2021 con el Método de Volumen Finito (FVM) y el modelo de turbulencia k- para capturar características de turbulencia, viscosidad de remolino y producción de energía cinética turbulenta. La introducción de generadores de vórtices mejora la mezcla de fluidos y reduce la capa límite térmica, lo que resulta en una transferencia de calor mejorada, con un criterio de evaluación de rendimiento (PEC) de 1.08 para agua (caso base sin nanofluidos). Los nanofluidos individuales optimizan aún más la transferencia de calor, aumentando el número de Nusselt y la caída de presión mientras equilibran el rendimiento térmico, alcanzando un PEC de 1.6 para SiO2 a una concentración del 3%, lo que representa una mejora del 48% sobre la base. Una mezcla híbrida de 1% de Al2O3 y 2% de SiO2 logra el mismo PEC de 1.6 que las nanopartículas individuales de SiO2, pero con una mayor transferencia de calor y menor caída de presión, demostrando un rendimiento térmico mejorado.

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