12189

12189

مطالعه عددي و بهينه¬سازي مشخصه¬هاي جريان و انتقال گرماي نانوسيال مغناطيسي حاوي فريت منگنز-روي در حضور ميدان مغناطيسي

كارشناسي ارشد

مكانيك - گرايش تبديل انرژي

آبان 1392

آبان 1392

دكتر مهدي نويدبخش

چكيده در ميان روش¬هاي گوناگون افزايش انتقال حرارت، استفاده از نانوسيالات مغناطيسي در حضور ميدان مغناطيسي، يكي از روش¬هايي است كه در سال¬هاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين پايان¬نامه، مطالعه عددي روي جريان و انتقال حرارت نانوسيال مغناطيسي حاوي نانوذرات فريت منگنز-روي در هندسه¬ها و ميدان¬هاي مغناطيسي مختلف انجام گرفته است. اين مطالعه عددي در مركز CAE و CFD دانشگاه علم و صنعت ايران انجام گرفته است. براي شبيه¬سازي عددي از روش دو-فازِ اويلر-لاگرانژ استفاده شده و اثر پارامترهاي گوناگوني مانند اندازه ميدان مغناطيسي، عدد رينولدز، اندازه و غلظت نانوذرات مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي جريان نانوسيال مغناطيسي در يك لوله مشاهده شد كه مقدار غلظت نانوذرات در نواحي مركزي لوله بيشتر از مقدار آن در نزديكي ديواره است. در اين حالت، اعمال ميدان مغناطيسي چهار¬قطبي، نانوذرات با خواص حرارتي بهتر را به سمت ديواره كشانده و موجب افزايش نرخ انتقال حرارت شد. براي جريان نانوسيال مغناطيسي در حلقوي نيز توزيع غلظت غير يكنواخت مشاهده شد. در اين حالت، اعمال ميدان مغناطيسي با گراديان منفي موجب صاف¬تر شدن پروفيل سرعت شده كه در نتيجه آن، هم انتقال حرارت و هم افت فشار افزايش يافت. به همين منظور، بهينه¬سازي روي مدل به دست آمده از شبكه عصبي براي رسيدن به شرايطي با حداقل افت فشار و حداكثر انتقال حرارت انجام گرفت و طبق نتايج به دست آمده، استفاده از ميدان مغناطيسي براي شرايطي پيشنهاد مي¬شود كه براي طراح، بهبود انتقال حرارت اهميت بيشتري از افت فشار داشته باشد. براي جريان نانوسيال مغناطيسي بين دو صفحه موازي، با توجه به توزيع غير يكنواخت ذرات، مشاهده شد كه اعمال ميدان مغناطيسي ناحيه¬اي در بخش¬هاي مختلف باعث ايجاد اختلاط بيشتر در جريان و افزايش نرخ انتقال حرارت مي¬شود. به دليل اين كه اين نوع ميدان مغناطيسي هم داراي گراديان مثبت و هم گراديان منفي است، مشاهده شد كه استفاده از چنين ميداني مي¬تواند موجب بهبود كلي نرخ انتقال حرارت در عين افزايش نيافتن افت فشار گردد. واژه‌هاي كليدي: نانوسيال مغناطيسي، فريت منگنز-روي، ميدان مغناطيسي، روش اويلر-لاگرانژ، بهينه¬سازي.