17835

17835

تحليل پارمترهاي موثر بر عملكرد ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك به روش شبكه بولتزمان

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي – ديناميك سيالات

شهريور 1396

دكتر شهرام درخشان هوره

دكتر مجيد سياوشي

مكانيك

پمپ مگنتوهيدروديناميك يكي از نواع پمپ¬هاي غير مكانيكي است كه به دليل ويژگي¬هايي از جمله نداشتن بخش متحرك، اجزاي ساده و قابلت كوچك سازي بالا بسيار مورد توجه قرار گرفته و در كاربردهاي بسياري از جمله خنك كاري مورد استفاده قرار مي¬گيرد. در تحقيق حاضر جابه¬جايي مختلط يك پمپ MHD با نانوسيال مس-آب، كه در كاربرد خنك كاري مورد استفاده قرار مي¬گيرد به صورت عددي بررسي شده است. براي يافتن بهترين شرايط پمپاژ و خنك كاري يك كد لتيس بولتزمن (LBM) سه بعدي براي حل معادلات حاكم بر آن توسعه داده شده است. نانوسيال درون پمپ به كمك نيروي لورنتز ايجاد شده از اثر عمود ميدان الكتريكي و مغناطيسي به حركت در مي¬آيد. با در نظر گرفتن يك قطعه گرم چسبيده به ديواره پمپ، جابه¬جايي آزاد به صورت عمود بر حركت اصلي سيال شكل مي¬گيرد. در اين تحقيق اثر پارامترهاي مختلف از جمله عدد رايلي، عدد هارتمن، شدت ميدان الكتريكي (S) و غلظت نانوذرات بررسي شده است. نتايج در قالب بخش جريان سيال، انتقال حرارت و توليد آنتروپي توسعه داده شده¬اند. نتايج عددي نشان مي¬دهد كه به دليل نوع جريان سيال انتقال حرارت داراي يك نقطه بهينه در هارتمن 200 است در حالي كه افزايش S و رايلي تنها اثر مثبت روي نرخ انتقال حرارت دارند. براي مقادير پايين عدد رايلي كه جابه¬جايي اجباري غالب است، اضافه كردن نانوذرات تاثير منفي بالايي روي ناسلت دارد و در اين حالت اضافه كردن نانوذرات مناسب نيست. همچنين توليد آنتروپي با افزايش رايلي و غلظت نانوذرات كاهش مي¬يابد و با افزايش S بيشتر مي¬شود.

1396/07/04

1/1/1900 12:00:00 AM

Magneto-hydrodynamic pump is a dynamic pump and it has attracted attention of researchers because of its simplicity and miniaturize capability and uses in many application including cooling. In the present study, MHD mixed convection inside an electromagnetic pump, with Cu-water nanofluid as the working fluid, has been analyzed numerically. To find the best heat transfer and pumping performance, an in-house parallel lattice Boltzmann code is developed to solve the problem in a 3D domain. The nanofluid flows in pump’s channel by Lorentz force caused by permanent magnetic and DC electric fields which are acting perpendicular to each other. By considering a hot element with constant temperature in contact with the side wall, natural convection forms perpendicular to the forced flow. The study has been conducted for the certain pertinent parameters of Rayleigh number, magnetic field strength, electric field strength and the nanoparticle volume fraction. Results are investigated in terms of fluid flow, heat transfer and entropy generation. Numerical results indicate that due to the fluid flow, heat transfer performance has an optimum point in Ha = 200 where increasing S and Ra numbers only shows positive effects on Nu. For low Rayleigh numbers where the forced convection is dominant, increasing nanoparticles has minor impact on Nusselt. So, in this case addition of nanoparticles to the base fluid is not beneficial. Also, entropy generation decreases by increasing Rayleigh number and nanoparticles’ volume fraction or decreasing S.