مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کاربرد روش شبکه بولتزمن برای شبیه‌سازی جریان گازی در یک میکروکانال تحت تاثیر میدان مغناطیسی.

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه کاشان
2 دانشگاه کاشان
چکیده
چکیده در کار حاضر جریان گازی با نادسن خروجی 0.2 تحت تاثیر میدان مغناطیسی در یک میکروکانال که با گرادیان فشار تحریک شده مورد مطالعه قرار می‌گیرد. اثر تغییرات پارامترهای میدان مغناطیسی شامل قدرت و طول با اعمال سرعت لغزشی در دیواره‌های میکروکانال به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. مدل هندسی جریان، یک مجرای مسطح دو‌بعدی با عرض ثابت در طول میکروکانال بوده و جریان مورد نظر پایدار و آرام فرض شده است. معادلات حاکم بر میدان جریان و میدان مغناطیسی به‌روش شبکه بولتزمن و به‌طور هم‌زمان حل شده و تغییرات سرعت، فشار، نیروی لورنتس و مولفه‌ القایی میدان مغناطیسی مورد بحث قرار گرفته است. ویژگی این تحقیق، متغیر بودن پارامترهایی مانند عدد نادسن و نیروهای حجمی در طول میکروکانال است. از طرف دیگر، با استفاده از دقت مرتبه دو در محاسبه سرعت لغزشی، نتایج با بهبود قابل توجهی به روابط تحلیلی نزدیک شده و با تعیین مناسب پارامتر زمان آرامش، خطای منحنی انحراف فشار نسبت به مطالعات گذشته کاهش می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می-دهد که با کاهش طول میدان مغناطیسی اعمالی به 40% میانی میکروکانال، رفتار مولفه محوری نیروی مغناطیسی به توزیع M شکل تبدیل شده و شیب فشار در ناحیه اثر میدان افزایش یافته و نقطه بیشینه انحراف فشار در طول کانال جابه‌جا می‌شود. از طرفی سرعت در دیواره، در این ناحیه، دارای رفتاری متفاوت از سرعت در مرکز کانال است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Application of Lattice Boltzmann Method for Simulating MGD in a Microchannel under Magnetic Field Effects.

نویسندگان English

Ahmad Reza Rahmati 1
Hossein Khorasanizadeh 2
Mohammad Reza Arbyar Mohammadi 2
1 University of Kashan
چکیده English

In this paper, magnetogasdynamics with outlet Knudsen of 0.2 is studied in a pressure-driven microchannel. By using a developed code, the effects of changing magnetic field parameters including power and length with implementation of slip velocity at the walls has been simulated numerically. The geometry is a two dimensional planar channel having a constant width through all. The flow is assumed to be laminar and steady in time. In order to analyze the variation of velocity, pressure, Lorentz force and induction magnetic field, the governing equations for flow and magnetic fields have been solved simultaneously using the lattice Boltzmann. No assumption of being constant for parameters like Knudsen and volumetric forces are made. Another feature of this research is to improve the quantity of results which is a major problem in this method and many studies have been done in this area. This study represents the results tending to that of analytical relations by using a second order accuracy for calculation of slip velocity and correction of pressure deviation curve in compare with the past studies if a proper relaxation time is determined. The simulation results show a change in Fx profile to M if the length of external magnetic field length reduces to 40% of the whole. Removing applied magnetic field from both ends of the channel will increase pressure gradient at the intermediate part and displaces the section at which the maximum pressure deviation occurs. Slip velocity and centerline velocity behave different for the reduced magnetic field length.

کلیدواژه‌ها English

Lattice Boltzmann Method
Microchannel
MGD
Lorentz Force
Slip Velocity