مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی تاثیرات نانوسیال و مرزهای جریان در انتقال حرارت جابجایی طبیعی در حضور میدان مغناطیسی به روش شبکه بولتزمن

نویسندگان
1 دانشجو
2 پروفسور
3 استادیار
چکیده
در این مقاله، انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال در حضور میدان مغناطیسی یکنواخت بین محفظه مربعی و سیلندر داخلی، با روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. سیلندر داخلی در سه شکل مربعی، لوزی و دایره ای مورد بررسی قرار گرفته است. دیواره های محفظه مربعی در دمای ثابت سرد و سیلندر داخلی در دمای ثابت گرم قرار دارند. در شبیه سازی انجام گرفته، میدان جریان، دما و مغناطیس با حل همزمان توابع توزیع جریان، دما و مغناطیس محاسبه شده است. آرایش شبکه D2Q9 برای هر سه تابع توزیع استفاده شده است. نتایج حاصله به خوبی حرکت جریان سیال و توزیع دمای در فضای بین محفظه و سیلندر را نشان می دهد. صحت شبیه سازی با استفاده از مقایسه نتایج با تحقیقات معتبر گذشته بررسی شده است، که تطابق خوب نتایج نشان دهنده دقت بالای کد کامپیوتری نوشته شده، می باشد. مطالعه جامع پارامتری بر حسب تأثیر اعداد رایلی، هارتمن، کسر حجمی و جنس نانوذرات مختلف بر روی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج بیانگر این است که، برای هر سه هندسه در کسر حجمی و جنس نانوذرات مشخص، با ثابت بودن عدد رایلی و افزابش عدد هارتمن انتقال حرارت کاهش می یابد. همچنین در این حالت در عدد هارتمن ثابت و با افزابش عدد رایلی، انتقال حرارت افزایش می یابند. برای انتخاب هندسه مناسب جهت انتقال حرارت بهینه باید به عدد رایلی و هارتمن توجه داشت. با تغییر کسر حجمی و جنس نانوذرات با تغییر خواص ترموفیزیکی نانوسیال می توان مستقیما بر روی انتقال حرارت تاثیرگذار بود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Computational Simulation of Effects of Nano-fluidicity and Flow Boundaries on Natural Heat Transfer In presence of Magnetic Field, Using LBM

نویسندگان English

Pouyan Ramian 1
Mohammad Taeibi Rahni 2
Armen Adamian 3
1 Student
2 Professor
3 Assistant Professor
چکیده English

In this paper, natural convective heat transfer of nanofluids in a uniform magnetic field between the square cavity and inner cylinder, was simulated via Lattice Boltzmann Method. The inner cylinder in square shape, diamond, and circular has been examined. Square cavity walls and inner cylinder surfaces are at a constant cold and warm temperature, respectively. The flow, temperature, and magnetic field is calculated with solving flow, temperature, and magnetic distribution functions simultaneously. D2Q9 lattice arrangement for each distribution function is used. The results clearly show the behavior of fluid flow and heat transfer between the cavity and the cylinder. The results have been validated with available valid results showing relatively good agreement. The effects of Rayleigh number, Hartmann number, void fraction and type of nanoparticles on natural convective heat transfer are investigated. This study shows that for all three geometries used with the same void fraction, type of nanofluid, and Rayleigh number, natural convective heat transfer decreases with Hartmann number. Also, when Hartmann number was had fixed, natural convective heat transferwas increased with Rayleigh number. Thus, to select the right geometry for optimum natural convective heat transfer, our needs to pay special attention to Hartmann and Rayleigh numbers. In addition, viod fraction and type of nanofulid can affect heat transfer directly.

کلیدواژه‌ها English

Lattice Boltzmann method (LBM)
Natural Convection Heat Transfer
nanofluids
Magnetic Field