ABSTRAK
Para peneliti telah mengusulkan berbagai metode pasif untuk penambahan perpindahan panas pada geometri dengan pemisahan dan penyambungan kembali. Dalam studi ini, aliran konveksi paksa turbulen dari hibrida nanofluida CNT-TiO2 berbasis air , hibrida nanofluida ND-Ni, dan nanofluida mono Ni (dengan sifat yang bergantung pada suhu) dalam saluran langkah ganda yang menghadap ke depan dengan dinding adiabatik dasar yang konvergen/divergen dievaluasi. Model transpor tegangan geser fase tunggal k – ω diterapkan untuk menyelesaikan persamaan yang mengatur. Hasil menunjukkan bahwa kinerja termo-hidrolik tertinggi (nilai figure-of-merit sama dengan 1,1) dapat dicapai dengan menggunakan TiO2 -CNT /air HyNf ​​dengan ϕ  = 0,002. Secara umum, ketika kecepatan aliran masuk berkurang, efikasi termal HyNf ​​meningkat. Bila NF berbasis air bukan fluida pemindah panas yang efektif (yang menyebabkan kriteria evaluasi kinerja lebih rendah dari satu), saluran divergen (melemahnya kontak antara permukaan dengan fluks panas konstan dan fluida kerja) dapat digunakan sebagai pengganti saluran DFFS sementara bilangan Reynolds aliran masuk juga berkurang. Ditemukan bahwa efikasi termal NF berbasis air dalam aliran terpisah yang kompleks sangat bergantung tidak hanya pada sudut defleksi dinding adiabatik bawah tetapi juga pada kecepatan aliran masuk.

Singkatan
JAM
Angka Nusselt rata-rata
SM
Kondisi batas
Bakti sosial
Langkah menghadap ke belakang
Bahasa Inggris
Lapisan batas
CFI
Ketidakstabilan aliran silang
Bahasa Indonesia: CNT
Karbon nanotube
DFS
Langkah ganda menghadap ke depan
DNS
Simulasi numerik langsung
MISALNYA
Etilen glikol
UGD
Rasio ekspansi
SELAMAT DATANG
Langkah menghadap ke depan
dari
Angka prestasi
FVM
Metode volume terbatas
HyNf
Nanofluida hibrida
KURSUS
Simulasi pusaran besar
MTC
Batasan suhu maksimum
MWCNT
Nanotube karbon berdinding banyak
ND
berlian nano
Tidak ada
Nanofluida
Tidak ada
Nanopartikel
PEK
Kriteria evaluasi kinerja
PIV
Velosimetri gambar partikel
PTV
Velocimeter pelacak partikel
RANS
Reynolds-Rata-rata Navier–Stokes
RSS
Tegangan geser Reynolds
SNN
Nomor Nusselt spesifik
SST
Transportasi tegangan geser
TBL
Lapisan batas termal
TK
Energi kinetik turbulen
1 Pendahuluan
1.1 Aliran Langkah Menghadap Ke Depan (FFS)
Pemisahan aliran dan daerah resirkulasi (pola aliran kompleks) yang disebabkan oleh aliran bertingkat memainkan peran kunci dalam proses pendinginan ekskresi bertingkat dalam aplikasi kedirgantaraan, perangkat elektronik, ruang pembakaran, sistem pemrosesan polimer, peralatan kimia, bilah turbin, dan penukar panas berkinerja tinggi. Untuk aliran di atas FFS (kompresi tiba-tiba geometri aliran), ada satu atau dua zona resirkulasi yang berkembang dekat dengan bertingkat. Ukurannya ditentukan oleh angka Reynolds (Re) dan kedalaman lapisan batas (BL) pada bertingkat. Zona primer diposisikan di hilir dan dekat dengan bertingkat, sementara zona lain terletak di hulu bertingkat, dan posisinya dapat diubah oleh panjang bertingkat dan rasio kedalaman BL pada bertingkat. Kompleksitas aliran FFS dapat disorot ketika ketergantungan panjang reattachment rata-rata pada berbagai parameter aliran dijelaskan. Banyak karya numerik dan eksperimental diterbitkan pada FFS dengan aliran turbulen, nanopartikel, hambatan, dll. Meskipun demikian, ini adalah subjek yang sedang tren untuk dieksplorasi.

Pada tahun 1999, Stüer dan Kinzelbach [ 1 ] memvisualisasikan pemisahan laminar aliran air di atas FFS (dengan dua penyempitan berbeda) pada Re = 330 menggunakan velocimetry pelacakan partikel (PTV). Aliran 3D diidentifikasi oleh visualisasi gelembung hidrogen mereka. Itu mengungkapkan pembentukan struktur bergaris-garis di wilayah hilir sudut langkah. Lebih jauh, pengukuran mereka membuktikan bahwa aliran 3D di depan langkah adalah pemisahan tipe terbuka daripada pemisahan tertutup, seperti yang dilaporkan dalam simulasi 2D. Pola arus yang diberikan oleh pekerjaan mereka menunjukkan gerakan spiral yang berkontraksi di wilayah pemisahan. Stüer dan Kinzelbach [ 1 ] memperhatikan independensi medan aliran dari pusaran sudut yang terbentuk di dinding ujung. Namun, untuk saluran sempit, mereka menjadi dominan (mengamati pengaruh langsung dari dinding samping). Terkait pengaruh dinding terhadap jarak pusaran longitudinal, ditemukan bahwa tidak terjadi interaksi bagian tengah aliran dengan aliran di dinding karena lebar saluran sama dengan 28,0 x tinggi anak tangga.

Wilhelm et al. [ 2 ] menyajikan pemeriksaan komputasional aliran FFS laminar pada Re = 330 (berdasarkan tinggi langkah dan kecepatan aliran masuk) untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang struktur 3D yang menonjol di zona yang dipisahkan. Kemungkinan efek dinding samping diabaikan. Ditemukan bahwa transisi 2D-3D di zona langkah bukanlah indikator beberapa ketidakstabilan dalam wilayah pemisahan. Itu adalah respons sensitif aliran di zona langkah terhadap gangguan yang masuk. Dengan demikian, setelah gangguan dalam aliran masuk tidak berkelanjutan, aliran menjadi sepenuhnya 2D. Intensitas tiga dimensi pada langkah tersebut terkait dengan intensitas gangguan dalam aliran masuk. Selain itu, sifat rata-rata aliran FFS terwakili dengan baik oleh model 2D. Wilhelm et al. [ 2 ] membandingkan medan aliran rata-rata spanwise dari simulasi 3D dengan aliran 2D pada nomor Re yang sama. Wilhelm et al. [ 2 ] menemukan bahwa keduanya secara praktis identik.

Aliran udara laminar dalam saluran persegi panjang horizontal yang dilengkapi dengan FFS diperiksa secara numerik oleh Barbosa-Saldana dan Anand [ 3 ]. Satu daerah resirkulasi dibuat sebelum anak tangga dekat dengan dinding bawah yang dipanaskan. Yang kedua dekat dengan dinding berundak yang dipanaskan di hilir tepi anak tangga. Dengan peningkatan jumlah Re, ukuran kedua daerah resirkulasi membesar, dan struktur aliran menjadi sangat 3D.

Yilmaz dan Öztop [ 4 ] meneliti aliran konvektif paksa udara melalui saluran FFS ganda (DFFS) dengan rasio aspek (AR) dan nomor Re yang beraneka ragam (10.000 < Re < 80.000) menggunakan model turbulensi k – ε . Dinyatakan bahwa tinggi langkah lebih efektif daripada panjang langkah dari sudut pandang perpindahan panas. Selain itu, langkah kedua ditemukan sebagai faktor pengontrol aliran fluida dan perpindahan panas.

Perpindahan panas konveksi paksa turbulen 2D dari udara dalam saluran persegi panjang yang dipanaskan dengan FFS miring dieksplorasi oleh Gandjalikhan Nassab et al. [ 5 ]. Untuk ukuran langkah S / H  = 0,7 ( S dan H masing-masing mewakili panjang langkah dan tinggi saluran) dan sudut kemiringan θ  = 80°, peningkatan bilangan Re dari 5 × 10 4 menjadi 8 × 10 4 meningkatkan nilai Nu maks sebesar 53% pada titik penyambungan kembali dan sebesar 47%–52% pada bagian hilir. Ditemukan bahwa koefisien perpindahan panas dan perilaku hidrodinamik aliran sangat bergantung pada panjang dan sudut kemiringan langkah.

Fitur penting dan komprehensif dari TBL di atas FFS dalam berbagai kondisi langkah dan aliran (tanpa daya apung) dijelaskan oleh Hattori dan Nagano [ 6 ] menggunakan simulasi numerik langsung (DNS). Kejadian difusi kontra-gradien yang nyata terdeteksi pada langkah, terutama untuk nomor Re kecil. Hattori dan Nagano [ 6 ] mengkonfirmasi gerakan yang berlaku untuk produksi tegangan geser Reynolds (RSS) dekat dengan langkah.

Sherry et al. [ 7 ] menganalisis daerah resirkulasi yang dihasilkan hilir dari FFS yang terbenam dalam BL turbulen pada 1400 ≤ Re ≤ 19 × 10 3 menggunakan velocimetry citra partikel (PIV). Untuk Re < 8500, panjang reattachment sangat bergantung pada nilai nomor Re. Untuk nomor Re yang lebih tinggi dari 8500, panjang reattachment hanya dipengaruhi secara lemah oleh nomor Re. Perubahan rezim ini terjadi mungkin karena transisi lapisan geser segera setelah pemisahan dan perubahan dinamika antara zona resirkulasi hulu dan hilir FFS. Pencampuran lokal yang dipromosikan yang diciptakan oleh lapisan geser di atas FFS dan intensitas turbulensi yang diperkuat dalam batas adalah mekanisme utama yang mengintensifkan reattachment.

Dengan menggunakan termografi inframerah (IR) dan pengukuran PIV, Rius-Vidales dan Kotsonis [ 8 ] menyajikan deskripsi terperinci tentang efek FFS pada pengembangan lokal dan intensifikasi ketidakstabilan aliran silang stasioner (CFI) pada model sayap tersapu di fasilitas terowongan angin pada Re = 2,3 × 10 6 . Ketika pusaran aliran silang stasioner berinteraksi dengan geometri langkah, lintasannya tiba-tiba dimodifikasi. Ketika BL mencapai langkah, komponen vertikal kecepatan bertambah dan pusaran aliran silang diintensifkan. Dekat dengan FFS, pusaran sangat diperkuat, dan mereka diredam dalam arah hilir. Untuk FFS yang lebih kecil, efek stabilisasi lokal pada mode stasioner primer terdeteksi, sedangkan untuk FFS yang lebih tinggi, transisi BL laminar-turbulen terjadi.

1.2 Teknik Peningkatan Perpindahan Panas (Pasif)
Meningkatkan perpindahan panas merupakan salah satu cara untuk menghemat energi. Fluida perpindahan panas konvensional tidak disukai dalam aplikasi teknik saat ini karena diperlukan laju perpindahan panas yang lebih tinggi. Peningkatan karakteristik perpindahan panas dari fluida kerja telah menjadi bidang penelitian yang aktif selama 30 tahun terakhir. Nanofluida (NF) [ 9 – 11 ] telah menjadi menjanjikan karena sifat perpindahan panasnya yang lebih tinggi. Nanofluida merupakan suspensi nanopartikel (dengan d p  ≤ 100 nm) dalam fluida dasar yang meliputi air, minyak, dan etilen glikol atau campurannya.

Safaei et al. [ 12 ] menyelidiki perpindahan panas nanofluida (NF) (terdiri dari suspensi air encer/FMWCNT) melalui FFS dengan menggunakan model turbulensi SST k – ω . Ditemukan bahwa dua zona resirkulasi tercipta di hulu dan hilir langkah, yang secara signifikan memengaruhi koefisien perpindahan panas. Peningkatan perpindahan panas terbesar (diwakili oleh ANN) dilaporkan menggunakan nanopartikel FMWCNT (NP) dengan ϕ  = 0,0025 pada Re = 4 × 10 4 . Energi kinetik turbulen (TKE) dan ω tidak signifikan jauh dari dinding, meskipun mereka bertambah dekat dengan dinding dan di zona resirkulasi yang tercipta di hilir langkah.

Kherbeet et al. [ 13 ] secara eksperimental meneliti aliran laminar (275 < Re < 475) dan perpindahan panas SiO 2 NF berbasis air (dengan d p  = 30 nm dan konsentrasi ϕ  = 0,005 dan 0,01) melalui saluran BFS dan FFS skala mikro. Menggunakan NF dengan ϕ  = 0,01, nilai tertinggi dari nomor Nu dilaporkan. Nilai PEC (yang mewakili perbandingan antara kinerja termal dan hidrolik saluran yang dilengkapi dengan rusuk dan NF dan saluran sederhana dengan fluida dasar) untuk FFS skala mikro menunjukkan bahwa SiO 2 /air NF bermanfaat (PEC > 1,0) hanya ketika ϕ  = 0,01 dan Re ≥ 425.

Togun et al. [ 14 ] secara numerik mengeksplorasi aliran turbulen 2D dari oksida logam-air NF (suspensi encer) di atas DFFS. Konduktivitas termal NF yang terdiri dari efek statis dan Brownian (menghasilkan pencampuran mikro) diperkirakan berdasarkan Koo dan Kleinstreuer [ 15 ]. ANN ditambah dengan penambahan nomor aliran Re (30.000 ≤ Re ≤ 100.000) dan pemuatan NP (0,01 ≤  ϕ  ≤ 0,04). Nomor Nu permukaan puncak (SNN) dideteksi pada langkah kedua, yang jauh lebih tinggi daripada pada langkah pertama. Peningkatan perpindahan panas tertinggi dicapai ketika panjang tinggi langkah pertama = 0,02 m untuk Al 2 O 3 /air NF dengan ϕ  = 0,04 pada Re = 10 5 .

Moosavi et al. [ 15 ] mengeksplorasi perpindahan panas konveksi paksa kondisi tunak 2D dari NF berbasis oksida logam/air (konsentrasi dalam kisaran 0,01 ≤  ϕ  ≤ 0,04 dan d p  = 50,0 nm) dalam saluran yang dilengkapi dengan FFS miring menggunakan skema campuran. Ditemukan bahwa penambahan tinggi langkah dan sudut defleksi meningkatkan laju perpindahan panas karena pelebaran zona resirkulasi dan peningkatan kecepatan dan fluktuasi suhu. Peningkatan paling signifikan dalam perpindahan panas dicapai dengan menggunakan NF alumina/air dengan ϕ  = 0,04, θ  = 80 o , S/H = 0,7 pada Re = 10 5 . Berbeda dengan air, peningkatan perpindahan panas tertinggi sama dengan 26% dan 19% untuk NF alumina/air dan CuO/air, masing-masing.

Jalil dan Molaeimanesh [ 16 ] meneliti secara numerik efek gabungan dari berbagai bentuk turbulator (berbentuk lengkung, elips, segitiga dan trapesium), NF alumina/air, dan medan magnet pada kinerja termal FFS miring skala mikro. Hasil terbaik dicapai dengan menggunakan turbulator berbentuk trapesium dengan ϕ  = 4% NP alumina dengan adanya medan magnet miring. Faktor kinerja termal (TPF) ditambah dengan amplifikasi nomor Re, dan nilai maksimum TPF sama dengan 5,2 pada Re = 10 4 .

Daerah resirkulasi adalah daerah akumulasi temperatur yang akhirnya mengurangi perpindahan panas. Untuk menghilangkan kekurangan ini dan menghemat biaya pendinginan, teknik pasif dapat digunakan. Misalnya, mengubah geometri aliran FFS (DFFS) atau arah fluida dengan kerutan [ 16 , 17 ], sirip [ 18 ], rintangan berbentuk persegi panjang [ 19 ] dan lingkaran [ 20 – 22 ], dan rusuk [ 23 ]. Selain teknik yang disebutkan di atas, dinding yang berlawanan dapat dibelokkan untuk meningkatkan kontak NF dan FFS yang bekerja dengan fluks panas yang konstan.

1.3 Motivasi
Kesesuaian NF dalam sistem termal dikonfirmasi ketika sifat termofisika NF tunggal/hibrida diprediksi secara akurat. Dalam sebagian besar penelitian tentang NF, densitas dan panas spesifik dianalisis menurut teori pencampuran (dengan asumsi kondisi kesetimbangan termal antara NP dan fluida dasar) sementara konduktivitas termal dan viskositas NF dinilai menggunakan model klasik atau korelasi semi-empiris.

Seperti yang diberikan pada Tabel 1 , ada beberapa karya numerik [ 24-28 ] dalam literatur yang menerapkan korelasi [ 29 , 30 ] yang dikembangkan berdasarkan analisis regresi untuk memperkirakan sifat termofisika NF hibrida (HyNf). Harus ditekankan bahwa korelasi ini [ 29 , 30 ] awalnya diusulkan untuk NF mono.

TABEL 1. Ringkasan karya numerik yang menerapkan korelasi semi-empiris untuk memperkirakan konduktivitas termal dan viskositas HyNf.

Seperti yang dapat dilihat, belum ada yang memeriksa validitas data sifat termofisika NF dari korelasi semi-empiris [ 29 , 30 ] dibandingkan dengan data eksperimen yang relevan dalam hal figure-of-merit (FOM).

Selain itu, Kherbeet et al. [ 13 ] hanya mengevaluasi nilai PEC untuk aliran konveksi paksa laminar pada FFS skala mikro 3D. Tidak ada studi numerik tentang kinerja termal dan hidrolik NF tunggal/hibrida berbasis air dengan sifat bergantung suhu dalam aliran FFS dengan dinding berlawanan yang dibelokkan.

1.4 Tujuan
Dalam artikel ini, kami secara numerik menguji perpindahan panas konvektif paksa turbulen dari CNT-TiO 2 /air HyNf ​​(0 ≤  ϕ  ≤ 0,002), ND-Ni/air HyNf ​​(0 ≤  ϕ  ≤ 0,003), dan Ni/air NF (0 ≤  ϕ  ≤ 0,006) dalam saluran DFFS 2D dengan dinding bawah konvergen/divergen. Sifat termofisika NF bergantung pada suhu, dan diperoleh dari data eksperimen yang tersedia [ 31 – 33 ]. Rasio kompresi antara daerah outlet dan inlet saluran horizontal sama dengan 1/3.

Persamaan Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) dan energi dipecahkan menggunakan model SST k – ω [ 34 ] berdasarkan kerangka fase tunggal. Validasi yang diperlukan dari kecepatan aliran, suhu rata-rata ketinggian, dan SNN untuk aliran saluran BFS laminar/turbulen yang diisi dengan udara atau NF diilustrasikan. Akhirnya, berbagai FOM dan PEC dianalisis untuk menjelaskan ketergantungan efikasi termal NF di atas pada kecepatan aliran masuk dan sudut defleksi dinding adiabatik bawah.

2 Analisis Numerik
2.1 Model Fisik
Saluran DFFS yang diselidiki dalam studi ini disajikan dalam Gambar 1. Dinding horizontal saluran dijaga adiabatis, sementara anak tangga ( h  = 0,042 m) dan dua dinding hilir dipanaskan oleh fluks panas konstan q  = 104 W  / m2 . Kasus kanonik diilustrasikan dalam Gambar 1a di mana dinding bawah tidak miring ( θ  = 0). Saluran DFFS konvergen ditunjukkan dalam Gambar 1b , ketika dinding bawah dibelokkan ke atas. Di sisi lain, dalam saluran divergen, seperti yang diberikan dalam Gambar 1c , dinding bawah miring searah jarum jam, dan karenanya, kontak antara fluida kerja dan permukaan yang dipanaskan melemah. Perhatikan bahwa untuk saluran konvergen, ketinggian daerah outlet berkurang sebesar 66,6% dibandingkan dengan kasus kanonik. Di sisi lain, ketika dinding bawah dibelokkan searah jarum jam, ketinggian outlet membesar sebesar 33,3% dibandingkan dengan kasus kanonik.

Lebar saluran DFFS horizontal diasumsikan tak terbatas dalam arah z . Oleh karena itu, efek yang mungkin terjadi karena dinding samping diabaikan di sini. Panjang kedua dinding hilir identik dan setara dengan 60 × h. Panjang daerah masuk sama dengan L 1  = 10,5 m, dan karenanya, aliran turbulen yang berkembang penuh dari NF berbasis air (atau air murni) dihasilkan di hulu daerah resirkulasi pertama yang berdekatan dengan langkah pertama. Ketinggian daerah masuk dan keluar saluran DFFS horizontal sama dengan 3 ×  h dan h , masing-masing. Jadi, rasio kompresi saluran sama dengan 1/3.

Kondisi aliran masuk sebagai aliran saluran 2D yang berkembang sepenuhnya pada suhu konstan ( T  = 293 K) diberlakukan. Oleh karena itu, hasil numerik untuk aliran DFFS dengan dinding dasar yang konvergen/divergen tidak mengalami ketidaklengkapan atau ketidakpastian dalam BC hulu. Tiga kecepatan berbeda untuk aliran masuk U ref  = 0,06, 0,12, 0,22 m/s dipertimbangkan. Kondisi tanpa selip dipertimbangkan untuk komponen kecepatan di dinding saluran. Air murni, CNT-TiO 2 /air HyNf ​​(0 ≤  ϕ  ≤ 0,002), ND-Ni/air HyNf ​​(0 ≤  ϕ  ≤ 0,003), dan Ni/air NF (0 ≤  ϕ  ≤ 0,006) dipilih sebagai fluida kerja.

2.2 Sifat-sifat NF Berbasis Air
2.2.1 Pengukuran Eksperimental Skala Lab
Megatif et al. [ 31 ] mengevaluasi aliran konveksi dari TiO 2 -CNT HyNf ​​berbasis air dalam penukar kalor cangkang dan tabung. Seperti yang ditunjukkan oleh Megatif et al. [ 31 ], penggunaan CNT untuk sintesis hibrida dapat memberikan stabilitas mekanis dan termal. TiO 2 -CNT hibrida NF adalah pendingin yang mumpuni dan sifat efektifnya adalah dispersibilitas air dan stabilitas. Air suling digunakan sebagai fluida dasar, dan karakteristik CNT berdinding banyak (MWNT) diberikan sebagai kemurnian 95%, dengan diameter kurang dari 8 nm, panjang kurang dari 30 mm, dan luas permukaan khusus lebih dari 500 m 2 /g.

Untuk menilai sifat-sifat HyNf, diasumsikan bahwa NP terdistribusi sepenuhnya dalam air. Serbuk dikalsinasi pada T  = 300°C selama 2 jam untuk mencapai nanostruktur hibrida CNT-TiO2 . Sifat-sifat tersebut sangat mempengaruhi h , seperti yang ditemukan oleh Megatif et al. [ 31 ]. Sifat fisik TiO2 -CNT /air HyNf ​​diberikan pada Gambar 2 .

KD2 digunakan untuk penilaian k . Penilaian ini didasarkan pada teknik kawat panas sesaat, sementara sifat-sifat lainnya diprediksi dengan viskometer dan piknometer.

Nilai h meningkat secara signifikan sebesar 38% menggunakan CNT-TiO 2 HyNf ​​dengan ϕ  = 0,002 pada T  = 38°C. Hal ini terutama disebabkan oleh peningkatan k CNT-TiO 2 /air HyNf. Nilai h sangat bergantung pada suhu dan fraksi volume. Mengenai harga campuran yang lebih rendah, jumlah CNT yang digunakan lebih sedikit, stabilitas yang lebih baik, dan perubahan h dan k yang tidak signifikan dibandingkan dengan air/CNT NF, penggunaan air/CNT–TiO 2 HyNf ​​tidak diragukan lagi lebih disukai.

Konduktivitas dan faktor gesekan untuk ND-Ni/air HyNf ​​dalam tabung horizontal diperkirakan secara eksperimental oleh Sundar et al. [ 32 ]. K dan μ dari HyNf ​​dinilai secara eksperimental, sementara ρ dan c p dievaluasi menurut formulasi campuran. Mereka disediakan dalam Gambar 3 . Jelaga ND yang diledakkan dengan kemurnian > 98%, fase kubik, dan diameter 4–5 nm dalam air suling ganda digunakan.

Hibrida NP ND-Ni diperoleh menggunakan teknik kopresipitasi kimia. NP ND yang diolah dengan asam sebanyak 0,13 g ditambahkan ke dalam 20 mL EG. Setelah itu, 0,25 g NiCl 2 ditambahkan, dan larutan diaduk terus-menerus dengan pemanasan. Setelah suhu mencapai 140°C, mereka menambahkan 0,1 g NaBH 4 secara perlahan. Mereka melihat terbentuknya endapan berwarna hitam pucat. Kemudian, larutan didinginkan hingga suhu kamar, dan dicuci berkali-kali dengan air suling. Terakhir, dikeringkan dalam oven pada suhu 80°C selama 24 jam.

Sundar et al. [ 32 ] melaporkan peningkatan konduktivitas termal dan viskositas masing-masing sebesar 29,39% dan 23,24%, menggunakan HyNf ​​dengan ϕ  = 0,3% dibandingkan dengan air suling pada T  = 60°C. Pada Re = 22.000, nomor Nu HyNf ​​dengan ϕ  = 0,001 dan 0,003 meningkat masing-masing sebesar 24,66% dan 35,43%, dibandingkan dengan air suling. Selain itu, penalti faktor gesekan HyNf ​​dengan ϕ  = 0,001 dan 0,003 masing-masing sebesar 1,071 kali dan 1,12 kali lebih tinggi dibandingkan dengan air suling.

Sundar et al. [ 32 ] menunjukkan bahwa HyNf ​​ND-Ni/air memberikan tingkat perpindahan panas yang lebih tinggi dengan penalti faktor gesekan yang dapat diterima dibandingkan dengan NF ND/air dan Ni/air.

Sundar et al. [ 33 ] membuat rencana eksperimen bersama dengan perlakuan data yang sesuai untuk memprediksi h dan faktor gesekan Ni/air NF (turbulen) dalam sebuah tabung.

Ukuran rata-rata Ni NP (memiliki sifat magnetik yang baik) sama dengan 75 nm. NF magnetik disediakan dengan menambahkan Ni NP yang disintesis dalam air suling. Prosedur sintesis (metode ko-presipitasi kimia) dijelaskan di atas. Sifat termofisika NF magnetik disertakan dalam Gambar 4. Konduktivitas termal dan viskositas dinamis Ni/air NF dinilai sebagai fungsi suhu, sedangkan ρ dan c p ditentukan menurut Pak dan Cho [ 35 ].

Pada T  = 60°C, peningkatan maksimum sebesar 33,92% dalam konduktivitas termal dilaporkan untuk pemuatan partikel ϕ  = 0,006 dibandingkan dengan fluida dasar. Lebih jauh, peningkatan tertinggi sebesar 70% ditunjukkan untuk konsentrasi 0,6% pada T  = 60°C. Untuk angka Re dan suhu tertentu, penurunan tekanan karena intensifikasi faktor gesekan cukup tidak signifikan, berbeda dengan peningkatan perpindahan panas.

2.2.2 Korelasi Empiris Berdasarkan Pemeriksaan Regresi
Dengan menerapkan operasi regresi pada berbagai macam pengukuran eksperimental skala laboratorium, Corcione [ 29 ] mengembangkan hubungan empiris rata-rata berikutnya untuk k tanpa dimensi dari NF,

Corcione [ 29 ] menyatakan bahwa konduktivitas efektif tak berdimensi NF meningkat ketika T dan konsentrasi NP (
) meningkat dan ukurannya (
) berkurang. Mengenai konduktivitas tak berdimensi alumina/air NF, perbedaan antara model Maxwell-Garnett dan model di atas bertambah ketika suhu kerja meningkat dan diameter NP berkurang.

Corcione [ 29 ] menekankan bahwa kekhawatiran yang sama yang ditentukan sebelumnya tentang hamburan data untuk k berlaku untuk viskositas dinamis.

Demikian pula, hubungan empiris rata-rata berikut untuk μ tak berdimensi dari NF diperoleh oleh Corcione [ 29 ],

Perlu diingat bahwa M adalah berat molekul air, N disebut angka Avogadro, dan
adalah kepadatan air pada
.

Viskositas NF meningkat saat ukuran NP berkurang dan fraksi volume NP meningkat. Menariknya, rasio ini tidak bergantung pada suhu dan campuran padat-cair. Penilaian viskositas dinamis efektif NF pada suhu tertentu mengharuskan viskositas dinamis fluida dasar ditentukan pada suhu tersebut. Mengenai viskositas dinamis SiO2 / Etanol NF, Corcione [ 29 ] menemukan bahwa kesalahan yang berasal dari penerapan model Brinkman meningkat secara signifikan dengan berkurangnya diameter NP.

Korelasi regresi yang dikembangkan oleh Sharma et al. [ 30 ] untuk memprediksi μ dan k NF berbasis air adalah sebagai berikut,

Sharma et al. [ 30 ] membandingkan Persamaan ( 17 ) dengan data eksperimen untuk NF berbasis air seperti Al 2 O 3 / air NF, TiO 2 / air NF, dan CuO/air NF. Deviasi maksimum ditemukan sebesar 13%. Sharma et al. [ 30 ] memvalidasi Persamaan ( 18 ) dengan data Al 2 O 3 / air NF, TiO 2 / air NF, ZnO/air NF, dan ZrO 2 / air NF, dengan deviasi maksimum kurang dari 11%.

Terakhir, Sharma et al. [ 30 ] mengkonfirmasi validitas korelasi di atas dalam memperkirakan koefisien gesekan dan perpindahan panas untuk aliran turbulen.

3 Metode Solusi
3.1 Persamaan RANS Berbasis Fase Tunggal
Dalam komunikasi ini, aliran konvektif paksa turbulen dianalisis menggunakan persamaan RANS. Medan dirata-ratakan waktu dan dipecahkan, dan tegangan Re dinilai menggunakan model viskositas eddy. Dengan kata lain, untuk menghubungkan tegangan turbulensi dengan tensor laju regangan rata-rata dalam aliran tersebut, viskositas eddy didefinisikan. Fluida dasar dan NF tunggal/hibrida berbasis air diasumsikan bersifat Newtonian dengan sifat yang bergantung pada suhu. Diasumsikan bahwa aliran fluida dan perpindahan panas di atas DFFS bersifat tetap, berkembang penuh, turbulen, dan tidak dapat dikompresi. Efek perpindahan panas radiasi dan semua gaya benda dan gaya eksternal diabaikan.

Dengan demikian, persamaan yang mengatur (kekekalan massa, momentum, dan energi) untuk aliran konvektif paksa turbulen tetap dengan perpindahan panas dalam kerangka fase tunggal diberikan sebagai [ 15 ],

Perhatikan bahwa u_i adalah kecepatan aliran yang sesuai dalam arah i (di mana i adalah arah koordinat sistem), p adalah tekanan fluida, dan T adalah suhu fluida dasar.

3.2 Pemodelan Turbulensi
OpenFOAM [ 36 ] adalah paket dinamika fluida komputasional (CFD) sumber bebas yang menyediakan kode C++. Modul yang dikembangkan dalam platform ini memberikan fleksibilitas kepada pengguna untuk mencapai tujuan yang diinginkan secara efisien. Masalah kopling tekanan-kecepatan ditangani dengan menggunakan modul Simple Foam yang mengapung. Model turbulensi RANS dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah persamaan transpor tambahan yang diperlukan untuk menilai viskositas turbulen. Model dua persamaan k -ε dan k – ω telah digunakan untuk banyak masalah industri di industri. K mendefinisikan energi dalam turbulensi, sementara mendefinisikan skala panjang dan waktu turbulensi (skala panjang ε atau skala waktu). Metode dua persamaan yang paling fleksibel yang disebut model turbulensi SST k – ω diusulkan oleh Menter [ 37 ]. Korelasi campuran memudahkan ketergantungan dekat-dinding dari model k – ε dan reaksi ekstrem k -ω terhadap nilai aliran bebas. Fungsi pencampuran dalam model turbulensi dengan jumlah Re rendah ini memastikan transisi yang mulus antara model k – ɛ standar di aliran bebas dan model k -ω standar di dekat dinding (antara ε dan persamaan transpor).

Dengan demikian, persamaan transpor untuk k dan didefinisikan sebagai berikut [ 37 – 39 ]:

Perhatikan bahwapersamaan matematikaDanpersamaan matematikaadalah konstanta dari k asli -persamaan matematikadan k -persamaan matematikamodel, masing-masing. Rincian tentang konstanta dapat ditemukan di Ref. [ 37 – 39 ].

3.3 Kondisi Batas
Suhu Fluks Panas Dinding Luar adalah kondisi batas yang menerapkan fluks panas q  = 10 4  W/m 2 pada suhu di tangga dan dinding hilir. Untuk dinding adiabatik lainnya, dipilih jenis Gradien nol.

Untuk laju disipasi spesifik dan TKE pada dinding stasioner, modul Fungsi Dinding omega dan Fungsi Dinding kqR ditetapkan secara berurutan. Kondisi batas Fungsi Dinding omega menetapkan pengekangan pada laju disipasi spesifik pada dinding, dan kontribusi produksi TKE untuk model turbulensi dengan nomor Re rendah dan tinggi. Modul Fungsi Dinding kqR menawarkan pembungkus sederhana di sekitar kondisi gradien nol untuk TKE untuk kasus aliran dengan nomor Re tinggi menggunakan fungsi dinding.

4 Reduksi Data
SNN pada permukaan yang dipanaskan (termasuk dua langkah dan dinding hilir) dan ANN dihitung sebagai berikut,

Penyebaran NP tunggal/hibrida dalam air yang dikombinasikan dengan defleksi dinding bawah secara bersamaan mengubah jumlah Nu dan penurunan tekanan dalam saluran DFFS. Untuk membandingkan kinerja termal dan hidraulik dari kasus kanonik, konvergen satu ( θ  > 0), dan divergen satu ( θ  < 0) yang diisi dengan berbagai NF berbasis air, PEC dievaluasi dalam penelitian ini.

Kemiringan PEC dan PEC nf masing-masing menentukan pengaruh sudut defleksi dan konsentrasi NP tunggal/hibrida.

PEC tot menentukan rasio jumlah Nu NF di saluran DFFS dengan dinding bawah yang dibelokkan terhadap air dalam kasus kanonik dibagi dengan rasio faktor gesekan NF di saluran DFFS dengan dinding bawah yang dibelokkan terhadap air dalam kasus dengan θ  = 0,

Misalnya, ketika nilai PEC nf lebih besar dari 1,0, NF tunggal/hibrida berbasis air harus lebih disukai dibandingkan fluida dasar (air) pada sudut defleksi tertentu.

5 Validasi Model dan Studi Independen Grid
Semua pemodelan telah dilakukan pada PC desktop dengan CPU Intel(R) Core i5, 2,9 GHz, dan RAM 8,00 GB. Kasagi dan Matsunaga [ 41 ] melakukan pengukuran PTV kecepatan U , V , W dalam aliran turbulen terpisah dan aliran reattaching hilir dari ekspansi satu sisi saluran bidang (fasilitas aliran saluran air 2D loop tertutup). Hal ini ditunjukkan pada Gambar 5a .

Angka Reynolds berdasarkan kecepatan garis tengah sama dengan
. Ketinggian BFS sama dengan 0,041 m, dan rasio ekspansi (ER) saluran sama dengan 1,504. Rasio tinggi anak tangga terhadap lebar saluran sama dengan 0,05, sehingga medan aliran 2-D terjamin. Suhu fluida kerja dijaga pada 20°C (aliran isotermal).

Kasagi dan Matsunaga [ 41 ] menghitung statistik turbulen, seperti anggaran energi kinetik turbulen. Kondisi aliran masuk adalah aliran saluran yang berkembang sepenuhnya, dan karenanya, perhitungan prediktif tidak terpengaruh oleh ketidaklengkapan atau ambiguitas di bagian hulu. Pada Gambar 5b , kami membandingkan hasil dari LES (simulasi aliran isotermal) resolusi dinding 3D saat ini dengan data eksperimen yang diberikan oleh Kasagi dan Matsunaga [ 41 ].

Kesepakatan yang baik telah dicapai untuk variasi vertikal kecepatan aliran rata-rata tak berdimensi di wilayah resirkulasi (eddying) yang terbentuk setelah langkah tersebut.

Avancha dan Pletcher [ 42 ] melakukan simulasi eddy besar 3D (LES) untuk aliran turbulen (aliran reattaching) dan perpindahan panas udara di atas BFS dengan ER = 1,5. Variasi viskositas dinamis dan konduktivitas termal yang bergantung pada suhu dipertimbangkan dengan menerapkan bentuk hukum daya dari hukum Sutherland. Nomor Re berdasarkan tinggi langkah (0,041 m) dan kecepatan garis tengah hulu (2,063 m/s) sama dengan 5540. Nilai nomor Mach adalah 0,006. Dimensi saluran BFS dalam arah aliran, arah dinding-normal, dan arah bentang sama dengan (22 ×  h ), (3 ×  h ), dan (4 ×  h ), masing-masing. Pada bagian aliran masuk, ukuran mesh 17 × 31 × 48 diasumsikan sementara kami menerapkan ukuran grid 72 × 46 × 48 pada arah aliran, arah dinding normal, dan arah bentang, masing-masing, di bagian hilir. Resolusi grid untuk kasus ini diperoleh berdasarkan hasil Avancha dan Pletcher [ 42 ], dan karenanya, penyempurnaan grid diterapkan sesuai dengan dinding.

Rata-rata suhu tinggi tak berdimensi dekat dinding pada beberapa posisi aliran dibandingkan pada Gambar 6b,c terhadap Avancha dan Pletcher [ 42 ]. Seperti yang dapat direalisasikan, kesepakatan yang wajar diperoleh, khususnya pada tingkat yang lebih tinggi (Y) jauh dari langkah.

Rana et al. [ 43 ] secara numerik menyelidiki konveksi paksa laminar NF berbasis air (termasuk ZnO, Al 2 O 3 , dan SiO 2 NP dengan ukuran d p  = 20 nm dan konsentrasi 0,0 ≤  ϕ  ≤ 0,05) melalui BFS ganda dengan ER = 2,0 di bawah q  = 3000 W/m 2 . Saluran DBFS diilustrasikan pada Gambar 7a .

Peningkatan SNN pada permukaan yang dipanaskan (termasuk dua dinding hilir dan satu langkah) pada Re = 225 karena NF ZnO/air dengan ϕ  = 0,05 dikonfirmasi pada Gambar 7b dibandingkan dengan air murni. Lebih jauh lagi, perbedaan tertinggi antara simulasi saat ini dan Rana et al. [ 43 ] dapat diterima (kurang dari 11,0%).

Pada Gambar 8 , studi independen grid dalam hal SNN dan ANN untuk aliran konvektif paksa turbulen air murni (sebagai fluida dasar) dalam kasus kanonik ( θ  = 0,0) pada U ref  = 0,175 m/s dilakukan. Diamati bahwa ketika ukuran mesh meningkat dari 36.180 menjadi 81.405, SNN dan ANN berubah lebih sedikit dibandingkan dengan peningkatan ukuran grid dari 16.080 menjadi 36.180. Dengan demikian, ditemukan bahwa jumlah mesh yang sama dengan 36.180 sesuai untuk simulasi saat ini. Perhatikan bahwa penyempurnaan mesh yang dekat dengan dinding dan anak tangga telah diterapkan.

6 Hasil
6.1 FOM
Gambar 9 mengilustrasikan variasi FOM terhadap suhu untuk ND-Ni/air HyNf ​​dan Ni/air NF. Nilai FOM diestimasi menggunakan data eksperimen [ 31 – 33 ] dan korelasi semi-empiris [ 29 , 30 ]. FOM menghasilkan perbandingan kecepatan aliran yang konstan.

Berdasarkan data eksperimen, saat suhu ND-Ni/air HyNf ​​meningkat, nilai FOM meningkat hingga 1,07. Dikonfirmasi bahwa semakin tinggi kecepatan referensi (kecepatan aliran masuk) meningkat (menginduksi suhu yang lebih rendah), semakin tidak efektif ND-Ni/air HyNf ​​(nilai FOM mendekati satu). Selain itu, peningkatan konsentrasi dari 0,001 menjadi 0,003 untuk ND-Ni/air HyNf ​​mengurangi nilai FOM secara tidak signifikan. Jadi, kita dapat memanfaatkan ND-Ni/air HyNf ​​berkonsentrasi rendah saat kecepatan aliran masuk rendah.

Karena grafik FOM untuk ND-Ni/air HyNf ​​dengan ϕ  = 0,001, 0,003 memotong garis (FOM = 1,0) pada T  = 303 K, kecepatan referensi yang lebih tinggi harus dihindari. Diketahui bahwa penggunaan NF Ni/air berkonsentrasi rendah direkomendasikan. Kinerja sistem menurun drastis saat suhu meningkat melampaui 312 K untuk NF Ni/air berkonsentrasi tinggi.

Dapat diamati bahwa korelasi yang dikembangkan oleh Corcione [ 29 ] meremehkan nilai FOM dibandingkan dengan FOM yang dihitung berdasarkan pengukuran skala lab [ 32 , 33 ]. Selain itu, model yang diberikan oleh Ref. [ 29 ] tidak dapat mewakili variasi FOM yang bergantung pada suhu. Di sisi lain, korelasi yang diberikan oleh Sharma et al. [ 30 ] melebih-lebihkan nilai FOM. Lebih penting lagi, model tidak dapat mewakili penurunan FOM untuk NF berkonsentrasi tinggi ketika suhu naik, mengenai NF Ni/air dengan ϕ  = 0,006 pada T  > 312 K.

Oleh karena itu, pendekatan yang paling dapat diandalkan adalah melakukan pengukuran eksperimental skala laboratorium untuk secara akurat memprediksi kemampuan perpindahan panas dari NF yang berfungsi.

6.2 Cairan Murni
Pada Gambar 10 , variasi SNN dengan sudut kemiringan dinding adiabatik bawah ditampilkan untuk air murni pada berbagai kecepatan acuan. Nilai tertinggi SNN diperoleh pada langkah kedua, yang secara signifikan lebih besar daripada nilai pada langkah pertama.

Disadari bahwa defleksi ke atas dinding bawah meningkatkan laju perpindahan panas melalui dua dinding horizontal hilir dibandingkan dengan kasus kanonik ( θ  = 0,0). Lebih jauh lagi, peningkatan perpindahan panas pada dinding hilir kedua karena kemiringan ke atas dinding bawah jauh lebih signifikan dibandingkan dengan dinding hilir pertama. Hal ini disebabkan oleh kontraksi signifikan dari lintasan aliran di wilayah hilir (peningkatan kontak fluida kerja dan permukaan dengan fluks panas konstan) yang meningkatkan TKE dan perpindahan panas. Di sisi lain, defleksi ke bawah dinding bawah tidak dapat direkomendasikan. Hal ini menurunkan nilai SNN pada permukaan yang dipanaskan.

Ketika kecepatan aliran masuk meningkat dari 0,06 ke 0,22, nilai SNN pada dua permukaan panas meningkat secara signifikan. Pada Gambar 11 , persentase peningkatan (penurunan) ANN akibat kemiringan ke atas (ke bawah) dinding bawah dibandingkan dengan kasus kanonik ( θ  = 0,0). Seperti yang dapat dilihat, kemiringan ke bawah dinding bawah (menggunakan saluran divergen) mengurangi nilai ANN kurang dari 20% dibandingkan dengan kasus kanonik (tanpa kemiringan).

6.3 Mono/Hibrida NF
Gambar 12 menampilkan persentase peningkatan ANN karena penambahan NP TiO 2 -CNT hibrida ke air murni di berbagai saluran DFFS. Ketika fluida dasar digantikan oleh NF TiO 2 -CNT/air hibrida pada kecepatan referensi yang lebih tinggi (0,22 m/s), nilai ANN kurang diperkuat.

Selain itu, penambahan lebih banyak NP ( ϕ  = 0,002) ke fluida dasar meningkatkan nilai ANN lebih banyak dibandingkan dengan sampel berkonsentrasi rendah ( ϕ  = 0,001). Untuk saluran konvergen, penambahan NP TiO 2 -CNT hibrida ke fluida dasar kurang efektif dibandingkan dengan kasus kanonik dan saluran divergen. Peningkatan maksimum ANN (> 8%) diperoleh ketika HyNf ​​berkonsentrasi tinggi di saluran divergen pada U ref  = 0,06 m/s digunakan.

Untuk hibrida TiO2 – CNT/air NF, variasi Kemiringan PEC , PEC nf , dan PEC tot (yang menggambarkan efek gabungan HyNf ​​dan sudut defleksi dinding bawah) diberikan dalam Gambar 13 .

Bila saluran DFFS digantikan dengan saluran konvergen untuk aliran HyNf ​​dan air murni, penalti penurunan tekanan lebih besar dibandingkan dengan ANN (nilai Kemiringan PEC kurang dari 1,0 pada berbagai kecepatan referensi).

Di sisi lain, penggantian kasus kanonik dengan saluran divergen didukung (menginduksi 1,0 < Kemiringan PEC  < 1,1 untuk HyNf ​​dan air murni). Berdasarkan nilai PEC nf , penggunaan TiO 2 -CNT/air NF dengan ϕ  = 0,001, 0,002 sebagai pengganti air dapat ditentukan di semua saluran DFFS. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan perpindahan panas jauh lebih tinggi daripada efek negatif yang disebabkan oleh peningkatan viskositas. Selain itu, penggantian aliran air murni dalam kasus kanonik dengan aliran HyNf ​​dalam saluran divergen/konvergen juga diperbolehkan (PEC tot  > 1,0). Hal ini menunjukkan bahwa HyN berbasis air memiliki sifat yang bergantung pada suhu (efikasi termal) yang menguntungkan dalam aliran FFS kompleks sehingga dapat mengimbangi efek negatif (penalti penurunan tekanan) yang terkait dengan kemiringan ke atas dinding bawah.

Efek keberadaan NP ND-Ni hibrida dalam air ditunjukkan pada Gambar 14 dalam bentuk ANN. Ketika kecepatan aliran masuk yang lebih tinggi ( U ref  = 0,22 m/s) diterapkan, nilai ANN sedikit berkurang karena penambahan NP ND-Ni hibrida dalam fluida dasar. Ketidakefisienan termal ND-Ni HyNf ​​berbasis air dengan ϕ  ≤ 0,003 di semua saluran DFFS (aliran konvektif paksa turbulen internal) dikonfirmasi di atas oleh nilai FOM yang bergantung pada suhu (pada T kerja rendah  = 303 K) yang diberikan pada Gambar 9a .

Nilai PEC untuk HyNf ​​ND-Ni berbasis air diberikan pada Gambar 15. Hal ini memperkuat bahwa hanya penggantian saluran DFFS dengan saluran divergen untuk cairan murni dan HyNf ​​yang dapat ditentukan ( Kemiringan PEC  > 1,0).

Selain itu, nilai PEC nf menegaskan bahwa ND-Ni/air HyNf ​​berkonsentrasi rendah ( ϕ  = 0,001) hanya dapat menggantikan fluida dasar ketika kecepatan aliran masuk di saluran divergen rendah ( U ref  = 0,06). Nilai PEC tot juga menguatkan temuan ini.

Gambar 16 menunjukkan peningkatan (atau penurunan) ANN karena penyebaran NP Ni tunggal dengan ϕ  = 0,003, 0,006 dibandingkan dengan air murni di berbagai saluran DFFS.

Mendispersikan Ni NP dalam fluida dasar menguntungkan dari sudut pandang perpindahan panas ketika kecepatan aliran masuk rendah. Peningkatan kecepatan masuk secara signifikan menurunkan efisiensi termal Ni/air NF dalam aliran konveksi paksa turbulen internal.

Pada Gambar 17 , variasi PEC karena sudut kemiringan dinding adiabatik bawah dan penambahan Ni NP tunggal ke fluida dasar diilustrasikan.

Direkomendasikan untuk menggunakan saluran divergen sebagai pengganti saluran kanonik untuk NF Ni/air.

Berdasarkan nilai PEC nf , penggantian fluida dasar dengan Ni NF berbasis air ( ϕ  = 0,003 atau 0,006) diperbolehkan dalam kasus kanonik dan saluran divergen pada U ref  = 0,06 m/s.

Demikian pula, nilai PEC tot memperlihatkan bahwa efek terintegrasi akibat keberadaan Ni/air NF tunggal dan defleksi ke bawah pada dinding seberangnya dapat disukai hanya ketika kecepatan referensi (kecepatan masuk) terendah.

Terakhir, di antara NF berbasis air yang diteliti dalam penelitian ini, kinerja termo-hidrolik tertinggi dicapai dengan menggunakan TiO 2 -CNT/air HyNf ​​dengan ϕ  = 0,002. Hal ini dapat dibuktikan pada Gambar 18 .

Selain itu, saat suhu meningkat (menurunkan kecepatan referensi), efektivitas HyNf ​​berbasis air meningkat.

Mengenai aliran konveksi paksa turbulen satu fasa di atas aliran terpisah menunjukkan bahwa saluran divergen (melemahnya kontak antara permukaan yang dipanaskan dan fluida kerja) lebih disukai daripada saluran konvergen karena perpindahan panas lebih ditingkatkan dibandingkan dengan penurunan tekanan.

7 Kesimpulan
Kompleksitas aliran konveksi paksa turbulen fase tunggal di atas DFFS disorot oleh ketergantungan efikasi termal NF berbasis air pada kecepatan aliran masuk dan sudut defleksi dinding yang berlawanan. Kondisi aliran masuk diberlakukan sebagai aliran saluran 2D yang berkembang sepenuhnya pada suhu konstan. Oleh karena itu, tidak ada hasil numerik yang mengalami ketidaklengkapan atau ketidakpastian di BC hulu. Hasil utama dari penelitian ini dapat dikategorikan sebagai berikut:

(1) Untuk NF mono/hibrida, korelasi yang dikembangkan oleh Corcione meremehkan nilai FOM (didefinisikan berdasarkan perbandingan kecepatan aliran konstan) dibandingkan dengan data eksperimen. Selain itu, model yang diusulkan oleh Corcione tidak menghasilkan variasi FOM yang bergantung pada suhu. Di sisi lain, korelasi empiris yang disajikan oleh Sharma et al. melebih-lebihkannya. (2) Untuk semua fluida kerja, meskipun mengganti kasus kanonik dengan saluran konvergen meningkatkan perpindahan panas (nilai ANN) secara signifikan, peningkatan penurunan tekanan (sebagai efek negatif) melampauinya. (3) Untuk NF berbasis air dan air murni, kasus kanonik digantikan secara menguntungkan oleh saluran divergen pada semua kecepatan masuk. (4) Dibandingkan dengan air murni, kinerja termo-hidrolik maksimum dicapai dengan menggunakan hibrida NF TiO2-CNT/air dengan ϕ =  0,002. (5) Menurunkan kecepatan aliran masuk (menerapkan suhu kerja yang lebih tinggi) meningkatkan efikasi termal HyNf. (6) Untuk NF yang kurang efektif (menginduksi PEC nf  < 1,0), saluran divergen berhasil menggantikan saluran DFFS ketika kecepatan masuk rendah.

Temuan ini memperkuat bahwa para insinyur sebaiknya menganalisis pemisahan aliran dan daerah sirkulasi ulang yang dihasilkan oleh aliran DFFS rumit selama pendinginan peralatan elektronik.