دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 17 12 2018 02 20 The effect of external magnetic field on mixing characteristics of two-dimensional isotropic MHD بررسی تأثیر میدان مغناطیسی خارجی بر مشخصات اختلاطی سیال هیدرومغناطیس همسانگرد دوبعدی 319 327 10222 FA مه زاد چیت ساز دانشجوی دکتری دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده هوافضا مانی فتحعلی اســـتاد دانشگاه صنعتی خواجه نصیر Journal Article In this article, the impact of external constant and uniform magnetic field is investigated on the mixing efficiency and also geometric and dynamic characteristics of two-dimensional isotropic MHD flow. For this purpose, the direct numerical simulation (DNS) is applied to two-dimensional incompressible magneto-hydrodynamic equations by pseudo-spectral method. Calculations show that external magnetic field causes deformation of vortexes and this deformation is increased by intensification of magnetic field. The dynamic characteristics of flow are affected by these deformations. Investigation of mixing efficiency shows that increase in magnitude of magnetic field or decrease in magnetic diffusivity coefficient causes mixing efficiency to reduce. For explore of the factors affecting on mixing reduction, small and large scale vortexes are studied. Investigation of external magnetic field effect on dissipated energy rate that is associated with changes in the dynamics of small vortexes shows that viscose dissipated energy rate is reduced in the presence of magnetic field compared to its absence. However results show that total dissipated energy rate is increased compared to no magnetic field presence. In order to demonstrate of large scale vertex dynamics, total kinematic and magnetic energy are considered. It is shown that in the presence of external magnetic field, energy is transferred from flow field to magnetic field due to Lorentz force that both leads to reduction of mixing efficiency. در این پژوهش به بررسی تأثیر میدان مغناطیسی ثابت و یکنواخت خارجی بر خصوصیات اختلاطی یک جریان همسانگرد دوبعدی هیدرومغناطیس و مشخصه‌های دینامیکی و ساختاری آن پرداخته شده است. برای این منظور از شبیه‌سازی عددی مستقیم به روش شبه طیفی جهت حل معادلات هیدرومغناطیس دوبعدی تراکم‌ناپذیر بهره گرفته شده است. محاسبات نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی خارجی ثابت، سبب تغییر شکل گردابه‌ها در راستای خطوط میدان می‌شود و با افزایش شدت میدان مغناطیسی این تغییر شکل افزایش می‌یابد. این تغییرات، بر مشخصه‌های دینامیکی و همچنین بازده اختلاط جریان تأثیرگذار است. بررسی بازده اختلاط نشان داد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی و یا کاهش ضریب انتشار مغناطیسی، بازده اختلاط سیال کاهش می‌یابد. جهت بررسی عوامل تاثیرگذار بر کاهش اختلاط، دینامیک گردابه‌های کوچک و بزرگ مورد توجه قرار گرفت. بررسی اثر میدان مغناطیسی خارجی بر نرخ اتلاف انرژی که با تغییرات دینامیک گردابه‌های کوچک در ارتباط است نشان می‌دهد که نرخ اتلاف انرژی ناشی از لزجت سیال در حضور میدان مغناطیسی خارجی نسبت به حالتی که میدان مغناطیسی حضور نداشته باشد کاهش می‌یابد. این در حالی است که نتایج نشان می‌دهد نرخ اتلاف انرژی کل در مقایسه با حالت عدم حضور میدان مغناطیسی روند افزایشی دارد. از طرفی جهت نشان دادن دینامیک گردابه‌های بزرگ، انرژی کل، جنبشی و مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که در حضور میدان مغناطیسی خارجی، به دلیل وجود نیروی لورنتز، انرژی از میدان سیال به میدان مغناطیسی منتقل می‌گردد که هر دو روند دینامیک گردابه‌های کوچک و بزرگ سبب کاهش اختلاط سیال می‌شود. https://mme.modares.ac.ir/article_10222_3f4bd1f117b18afa131c48de15486652.pdf