مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی اثر هندسه و شرایط مرزی بر جریان مافوق صوت در کانال دو بعدی ام.اچ.دی .

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان
2 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان
3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در کار حاضر، شبیه‌سازی عددی جریان مافوق صوت، پایدار و تراکم‌پذیر هوا در یک ژنراتور هیدرودینامیک مغناطیسی (ام.اچ.دی) مورد مطالعه قرار گرفته است. این جریان بصورت ایده‌آل با عدد رینولدز مغناطیسی پائین در نظر گرفته شده است. یک کانال دو بعدی با چهار جفت الکترود و هندسه‌ها و شرایط مرزی مختلف به عنوان مدل ژنراتور ام.اچ.دی فارادی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل محاسباتی متشکل از معادلات ناویر استوکس کوپل شده با جملات چشمه الکترومغناطیسی، معادلات ماکسول و قانون اهم می‌باشد. برای حل معادلات ناویر استوکس از حل کننده بر پایه چگالی به صورت ضمنی و برای حل معادله پواسون، از روش پتانسیل الکتریکی استفاده شده است. ابتدا شرایط مرزی دما ثابت و شار حرارتی ثابت با هم مقایسه شده و با توجه به گرمایش ژول کمتر و تولید توان الکتریکی بالاتر، شرط مرزی شار حرارتی ثابت برای ادامه کار انتخاب شده است. سپس اثر شکل هندسی کانال‌های ام.اچ.دی با سطح مقطع ثابت، واگرا، همگرا و ترکیبی واگرا-ثابت بر راندمان و توان الکتریکی خروجی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که توان و راندمان الکتریکی در کانال ترکیبی واگرا-ثابت نسبت به سایر هندسه‌ها بالاتر بوده و گرمایش ژول کمتری دارد. با توجه به گرمایش ژول ناشی از اعمال میدان مغناطیسی و اهمیت خنک کاری موتور، استفاده از گاز عامل دیگری مانند کریپتون نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of the effect of the geometry and boundary conditions on Supersonic flow in 2D MHD channel .

نویسندگان English

Mohammad Pourjafargholi 1
GhanbarAli Sheikhzadeh 2
Reza Maddahian 3
چکیده English

In the present work, numerical simulation of steady, compressible and supersonic airflow in a magneto-hydrodynamic (MHD) generator has been studied. This flow considered to be ideal with low magnetic Reynolds number. A two-dimensional channel with four-pair electrodes and with various geometries and boundary conditions were utilized as a MHD Faraday generator model. The computational model consists of the Navier-Stokes equations coupled with electromagnetic source terms, Maxwell's equations and Ohm's law. Implicit based on density solver is used to solve the Navier-Stokes and the electric potential method is used to solve the Poisson's equation. First, the boundary conditions of constant temperature and constant heat flux were compared. Due to the less Joule heating and generation of higher electrical power, constant heat flux boundary condition was selected to continue working.

کلیدواژه‌ها English

MHD generator
Maxwell equations
Joule heating