مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه عددی تاثیر و بهینه سازی زاویه چرخش محفظه مربعی و میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی و تولیدآنتروپی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری
2 استادیار-دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این مقاله انتقال حرارت و تولید آنتروپی جابجایی ترکیبی نانوسیال آب-آلومینا در یک محفظه مربعی در حضور میدان مغناطیسی مورد بررسی عددی قرار گرفته است. دیواره‌های بالایی و پایینی محفظه عایق می‌باشند. معادلات حاکم به روش حجم کنترل جبری شده‌ و توسط الگوریتم سیمپل بطور همزمان حل شده‌اند. در این مقاله اثر پارامترهایی چون عدد رایلی (103- 106)، عدد هارتمن (0- 100) و زاویه چرخش محفظه مربعی و میدان مغناطیسی (0- °90) بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند در حالت محفظه چرخانده شده، عدد ناسلت و تولید آنتروپی کل با افزایش عدد رایلی افزایش می‌یابد. در یک عدد هارتمن ثابت با افزایش زاویه چرخش تا زاویه °30، عدد ناسلت و تولید آنتروپی کل افزایش یافته و سپس کاهش می‌یابد. در حالت میدان مغناطیسی چرخانده شده، عدد ناسلت متوسط با افزایش عدد هارتمن کاهش می‌یابد. مقدار عدد ناسلت متوسط در حالتی که محفظه مربعی تحت زوایای معین چرخانده شده است نسبت به حالتی که میدان مغناطیسی اعمالی بر محفظه ثابت در زوایای مختلف چرخانده شده است دارای مقادیر کوچکتری می‌باشد. در ادامه برای بررسی حالت بهینه انتقال حرارت، از یک شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. نتیجه حاصل از بهینه سازی نشان می‌دهد با افزایش عدد رایلی، زاویه بهینه کاهش می‌یابد. این کاهش در زاویه بهینه با افزایش عدد رایلی شدت بیشتری می‌گیرد. از طرف دیگر در اعداد رایلی پایین با افزایش عدد هارتمن، زاویه بهینه ابتدا کاهش یافته و سپس افزایش می‌یابد. همچنین در اعداد رایلی بالا هر چه عدد هارتمن افزایش یابد زاویه بهینه نیز افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical investigation of effect and optimization of Square Cavity inclination angle and magnetic field on heat transfer and Entropy Generation

نویسندگان English

Kamel Milani Shirvan 1
Mojtaba Mamourian 2
چکیده English

In this paper the mixed convection and entropy generation in a square cavity filled with Al2O3-water nanofluid with the presence of a constant axial magnetic field, is analyzed. The upper and bottom walls are adiabatic. Discretization of the governing equations were achieved through a finite volume method and solved with SIMPLE algorithm. In this research the effects of the Rayleigh number (103- 106), Hartmann number (0 - 100) and also inclination angle (0 - 90°) are investigated. When the cavity is rotated, it is observed that the mean Nusselt number and total entropy generation increase when the Rayleigh number increases in cavity. In square cavity, regardless of the Ha number, by increasing of the inclination angel, the mean Nusselt number and entropy generation rate, increase until inclination angel 30°, then decreases. Also when the magnetic field is rotated, it is observed that the mean Nusselt number decrease when the Hartmann number increases. The mean Nusselt number when the cavity rotates with specific inclination angel is less than state that the cavity rotates with specific magnetic field. For finding optimum condition of heat transfer, Artificial Neural networks (ANN) were used. The results from optimization show that as the Rayleigh number increases, the optimum angel decreases. Whatever the Rayleigh number more increases, the decrement in optimum angel more intenses. Also in low the Rayleigh number, as the Hartmann number increases, the optimum angel decreases firstly then increases. In high Rayleigh number, as the Hartmann number increases, the optimum angel increases too.

کلیدواژه‌ها English

Nanofluid
Magnetic Field
Natural Convection
Entropy Generation
optimization of inclination angel