شبیه سازی جریان نانوسیال در عدد رینولدز پایین دریک میکروکانال با انبساط ناگهانی یک طرفه تحت اثر میدان مغناطیسی

Abstract

در این مطالعه، تأثیر میدان مغناطیسی بر هیدرودینامیک و انتقال حرارت جریان آرام نانوسیال در یک میکروکانال همراه با انبساط ناگهانی یک­طرفه در عدد رینولدز پایین بررسی می­شود. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی با توسعه یک کد به زبان برنامه نویسی فرترن به روش تفاضل محدود بر روی یک شبکه جابه‌جا شده گسسته­سازی و حل می­شوند. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که در عدد رینولدز پایین، گردابه­ای بعد از پله تشکیل نمی­گردد. در حضور میدان مغناطیسی، ضریب اصطکاک با افزایش کسر‌حجمی کاهش می­یابد. در کسرحجمی 4 درصد، این کاهش در مقایسه با آب خالص در اعداد هارتمن 20 و 40 به‌ترتیب 25 درصد و 18 درصد است. با اعمال میدان مغناطیسی ضریب اصطکاک افزایش می­یابد. برای نانوسیال با غلظت 4 درصد، افزایش ضریب اصطکاک متوسط در مقایسه با آب در اعداد هارتمن 20 و 40 به‌ترتیب 176 و 337 درصد می­باشد. در عدد رینولدز پایین، تأثیر میدان مغناطیسی بر روی عدد ناسلت ناچیز می­باشد. با افزایش کسر‌حجمی عدد ناسلت کاهش می­یابد. در کسر‌حجمی 4 درصد، تقریبا 12 درصد کاهش در عدد ناسلت در مقایسه با آب مشاهده می­گردد. بررسی معیار ارزیابی عملکرد نشان می­دهد که اعمال میدان مغناطیسی، منجر به بهبود عملکرد سیستم می­گردد. در عدد هارتمن 20 و کسر‌حجمی 4 درصد، حدود 11 درصد افزایش در ضریب عملکرد نسبت حالت بدون میدان مشاهده می­شود.

Keywords

• نانوسیال
• میکروکانال
• انبساط ناگهانی
• میدان مغناطیسی
• عدد رینولدز پایین