مطالعه اثرات میدان مغناطیسی و محیط متخلخل بر انتقال حرارت‏ و جریان یک نانوسیال در یک کانال موجدار

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد واحد تهران مرکز، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه، انتقال حرارت جابه‌جایی نانوسیال به صورت تک‌فاز، تراکم‌ناپذیر، آرام و دائم در یک کانال دوبُعدی سینوسی تحت تاثیر میدان مغناطیسی دارای محیط متخلخل بررسی شده است. شار حرارتی متناوب در دیوارهای کانال اعمال شده است. معادلات حاکم بر مسئله از طریق نرم‌افزار فلوئنت و با رویکرد حجم محدود گسسته-سازی شده و کوپلینگ سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. محدوده عدد رینولدز جریان 500 ≤ Re ≤ 200 است. آب به عنوان سیال پایه در نظر گرفته است و نانوذره اکسید منیزیم به آن افزوده شده است. درصد حجمی نانوسیال 04/0 است. جریان نانوسیال در 4 عدد دارسی مختلف (00001/0، 0001/0، 001/0، و 01/0) و اعمال میدان مغناطیسی در 4 عدد هارتمن (0، 4، 7 و10) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در همه موارد با افزایش عدد هارتمن، حرارت منتقل شده بهبود و افت فشار افزایش می‌یابد. با افزایش عدد دارسی از 00001/0 به 01/0 در شرایط یکسان (رینولدز 500 و هارتمن 10) عدد ناسلت 392/4 برابر می‌شود. همچنین با افزایش عدد دارسی مقاومت ویسکوز کاهش یافت و همواره افت فشار کمتر شد به نحوی که نسبت افت فشار عددی کوچک‌تر از 1 به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study the Effects of Magnetic Field and Porous Medium on Heat Transfer and Flow of a Nanofluid in a Wavy Channel

نویسندگان [English]

  • Nejat Sheikhpour 1
  • Arash Mirabdolah Lavasani 2
  • Gholamreza Salehi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Azad University, Central Tehran Branch, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, School of Engineering, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, the heat transfer of nanofluids as single-phase, incompressible, laminar, permanent in a two-dimensional sinusoidal channel under the influence of a magnetic field with a porous medium is investigated. Alternating heat flux is applied to the channel walls. The governing equations are discretized using Fluent software with finite volume method (FVM) and velocity and pressure coupling is performed using SIMPLE algorithm. The Reynolds number range is 500 ≤ Re ≤ 200. Water is considered as the base fluid and magnesium oxide nanoparticles have been added to it. The volume percentage of nanofluid is 0.04. Nanofluid flow in 4 different Darcys (0.00001, 0.0001, 0.001, and 0.01) and magnetic field application in 4 Hartmann numbers (0, 4, 7 and 10) have been investigated. The results show that in all cases, with increasing Hartmann number, the heat transferred improves and the pressure drop increases. By increasing the Darcy number from 0.00001 to 0.01 under the same conditions (Reynolds 500 and Hartmann 10), the Nusselt number equals 4.392. Also, with increasing the Darcy number, the viscous resistance decreased and the pressure drop was always lower, so that the numerical pressure drop ratio was less than 1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • convection heat Transfer
  • Numerical simulation
  • Limited volume method
  • Porous environment
  • Magnetic field