view in publisher's site

Recent advances on the fundamental physical phenomena behind stability, dynamic motion, thermophysical properties, heat transport, applications, and challenges of nanofluids

In the past decade, nanotechnology’s rapid developments have created quite a lot of prospects for scientists and engineers to check up. Nanofluid is one of the remarkable consequences of such progression. Nanofluids are engineered by suspending nanoparticles with average sizes below 100 nm in traditional heat transfer fluids such as water, oil, ethylene glycol, etc. Nanofluids are considered to offer substantial advantages over conventional heat transfer fluids. When dispersed uniformly and suspended stably in base fluids, a minimal amount of nanoparticles can significantly improve the thermal properties of host fluids. Present work attempts to address this challenge considering state-of-the-art advances in understanding, characterizing, and mitigating issues about nanofluids’ stability. Stable and highly conductive nanofluids are produced by generally, one step and two step production methods. Both approaches of creating nanoparticle suspensions suffer from nanoparticles’ agglomeration, which is a critical issue in all technologies involving nanopowder. Therefore, numerous numerical models and the principal physical phenomena affecting the stability (fundamental physical principles that govern the interparticle interactions, clustering and deposition kinetics, and colloidal stability theories) have been analyzed. Concerning the particles’ dynamic motion, the importance of different forces in nanofluid flows that exist in particulate flows such as drag, lift (Magnus and Saffman), Brownian, thermophoretic, Van der Waals, electrostatic double-layer forces are considered.Moreover, an overview of nanofluids’ thermophysical properties, physical models, and heat transfer models are included in this work. To understand the unexpected discoveries and overcome classical models’ limitations, several investigators have proposed new physical concepts and mechanisms and developed new models to enhance the transport properties. In the present work, the wide-ranging structural evolution of nanofluids has been discoursed thoroughly by sketching out a gargantuan depiction of the diminutive biosphere of nanofluids through a brief review of some foremost chronological milestone such as the concepts of nanofluids, the preparations and performances of nanofluids, conductivity, viscosity, and density correlations of nanofluids, and potential applications and benefits of nanofluids. Also, different kinds of modeling and essential slip mechanisms of constructing heat transfer modeling of nanofluids have been discussed comprehensively in this study. Potential novel 2D materials as nanofluids have also been discussed and reported. A brief overview of the potential applications utilizing nanofluids have been reviewed, and future research gaps have been reported. Furthermore, recommendations were drawn regarding current knowledge gaps and future research directions to overcome the physical phenomenon, stability, thermophysical properties, overview of some applications, and the limitations hindering these nanofluids’ deployment. The review is presumed to be valuable for scholars and researchers working in the area of numerical simulations of nanofluids and experimental aspects and help them understand the fundamental physical phenomena taking place during these numerical simulations and experiments and explore the potential of nanofluids both in academia and industry.Graphical abstractDownload : Download high-res image (226KB)Download : Download full-size image

پیشرفت‌های اخیر در مورد پدیده‌های فیزیکی اساسی پشت پایداری، حرکت دینامیکی، خواص ترموفیزیکی، انتقال حرارت، کاربردها و چالش‌های نانو سیال

در دهه گذشته، پیشرفت‌های سریع فن‌آوری نانو چشم اندازه‌ای زیادی را برای دانشمندان و مهندسان ایجاد کرده‌است تا آن‌ها را بررسی کنند. روغن نانو یکی از نتایج قابل‌توجه چنین پیشرفتی است. نانو سیالات با معلق کردن نانوذرات با اندازه متوسط زیر ۱۰۰ نانومتر در سیال‌های انتقال حرارت سنتی مانند آب، نفت، اتیلن گلیکول و غیره مهندسی می‌شوند. نانو سیالات برای ارائه مزایای قابل‌توجهی نسبت به سیال‌های انتقال حرارت معمولی در نظر گرفته می‌شوند. هنگامی که به طور یکنواخت و پایدار در سیال‌های پایه پراکنده شوند، حداقل مقدار نانوذرات می‌تواند به طور قابل‌توجهی خواص حرارتی سیال‌های میزبان را بهبود بخشد. کار حاضر تلاش می‌کند تا به این چالش با توجه به پیشرفت‌های هنر مدرن در درک، توصیف و کاهش مسائل در مورد پایداری نانو سیال بپردازد. نانو سیال پایدار و بسیار رسانا به طور کلی با روش‌های تولید یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای تولید می‌شوند. هر دو رویکرد ایجاد سوسپانسیون‌های نانوذرات از انباشتگی نانوذرات رنج می‌برند که یک مساله مهم در تمامی فن‌آوری‌های مربوط به نانوپودر است. بنابراین، مدل‌های عددی متعدد و پدیده‌های فیزیکی اصلی موثر بر پایداری (اصول فیزیکی اساسی حاکم بر تعاملات بین ذرات، خوشه‌بندی و سینتیک ته‌نشینی، و نظریه‌های پایداری کلوییدی)مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند. با توجه به حرکت دینامیکی ذرات، اهمیت نیروهای مختلف در جریان‌های نانوسیال که در جریان‌های ذره‌ای مانند درگ، لیفت (ماگنوس و استافمن)، براونی، ترموفیل، ون در والس، نیروهای لایه دوگانه الکترواستاتیکی وجود دارند، در نظر گرفته شده‌اند. علاوه بر این، مروری بر خواص ترموفیزیکی نانو سیال، مدل‌های فیزیکی و مدل‌های انتقال حرارت در این تحقیق گنجانده شده‌اند. برای درک اکتشافات غیر منتظره و غلبه بر محدودیت‌های مدل‌های کلاسیک، محققان متعددی مفاهیم و مکانیزم‌های فیزیکی جدید را پیشنهاد کرده‌اند و مدل‌های جدیدی را برای افزایش ویژگی‌های حمل و نقل توسعه داده‌اند. در کار حاضر، تکامل ساختاری گسترده نانو سیال به طور کامل با طراحی یک نمایش گارگانتوا از نانو سیال بیوسفر کوچک از طریق مرور مختصر برخی از مهم‌ترین نقطه عطف زمانی مانند مفاهیم نانو سیال، آماده‌سازی و عملکرد نانو سیال، رسانایی، ویسکوزیته و همبستگی چگالی نانو سیال، و کاربردهای بالقوه و مزایای نانو سیال، مورد بحث قرار گرفته‌است. همچنین انواع مختلف مدل‌سازی و مکانیزم‌های لغزش ضروری برای ساخت مدل انتقال حرارت نانو سیال به طور جامع در این تحقیق مورد بحث قرار گرفته‌است. داستان بالقوه مواد دوبعدی به عنوان نانو سیال نیز مورد بحث و گزارش قرار گرفته‌است. مروری مختصر بر کاربردهای بالقوه استفاده از نانو سیالات مورد بررسی قرار گرفته و شکاف‌های تحقیقاتی آینده گزارش شده‌اند. علاوه بر این، پیشنهاداتی در مورد شکاف‌های دانش فعلی و مسیرهای تحقیقات آینده برای غلبه بر پدیده فیزیکی، پایداری، خواص ترموفیزیکی، مرور برخی کاربردها، و محدودیت‌هایی که مانع استقرار این نانو سیالات می‌شوند، ارائه شده‌است. این بررسی برای محققان و محققانی که در زمینه شبیه‌سازی عددی نانو سیال و جنبه‌های تجربی کار می‌کنند، ارزشمند فرض می‌شود و به آن‌ها کمک می‌کند تا پدیده‌های فیزیکی اساسی رخ داده در طول این شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌ها عددی را درک کنند و پتانسیل نانو سیال را هم در دانشگاه و هم در صنعت بررسی کنند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله General Physics and Astronomy
  • ترجمه مقاله General Physics and Astronomy
  • مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
  • ترجمه مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.