بررسی اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجای اجباری در کانال پله ای با مانع دایروی

121صفحه فايل word

قابل ويرايش

چکیده :

در سال های اخیر، توانایی کنترل هیدرو دینامیکی و یا حرارتی سیال ها مورد توجه دانشمند و مهندسان قرار گرفته است. یکی از روش های مناسب یرای این کار استفاده از سیال مغناطیسی و میدان مغناطیسی است. به رغم مطالعات گسترده در زمینه انتقال حرارت نانو سیال، مطالعات محدودی در زمینه بررسی جریان و انتقال حرارت نانو سیالات مغناطیسی انجام شده است. در پژوهش حاضر، میدان جریان و دما بر روی یک پله پسرو تحت تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت در زوایای مختلف در شرایط دو بعدی، آشفته، غیر قابل تراکم و پایدار به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. نانو سیال آب-مس در فرآیند خنک کاری پله پسرو استفاده شده است. در این پژوهش خواص ضریب هدایت گرمایی و ضریب ویسکوزیته نانو سیال به دما و درصد نسبت حجمی نانو ذرات بستکی دارد.که درصد نسبت نانو ذرات 0.04 درصد میباشد. همچینین اعمال میدان مغناطیسی به صورت یکنواخت و در دو حالت با زوایای 90 درجه و 45 درجه مورد بررسی قرار گرفت. مدل سازی عددی با روش حجم محدود و براساس حل معادلات جریان و انرژی می باشد. تاثیر پارامترهای عدد رینولدز، عدد هارتمن و زاویه شیب میدان مغناطیسی بر عدد ناسلت مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در زاویه شیب 45 درجه میدان مغناطیسی، و در بالاترین عدد رینولدز یعنی 200 و در بیشترین عدد هارتمن 100 اعمال میدان مغناطیسی تاثیر به سزایی در افزایش انتقال حرارت دارد.

کلمات کلیدی :میدان مغناطیسی، جابجایی اجباری،کانال پله­ای، نانوسیال

فهرست مطالب

عنوان مطالب                                                                                                                صفحه

چکیده : ۱

مقدمه : ۲

فصل اول. ۶

کلیات. ۶

۱-۱- خلاصه‌ای از تاریخچه‌ی هیدرودینامیک مغناطیسی.. ۷

۱-۱-۱- افزایش آهنگ انتقال حرارت در جابجائی طبیعی.. ۸

۱-۱-۲- افزایش آهنگ انتقال حرارت در جابجائی اجباری.. ۱۰

فصل دوم. ۱۴

پایه های نظری جریان داخل کانال و روش های افزایش آهنگ انتقال. ۱۴

حرارت. ۱۴

۲-۱- پایه های نظری جریان ۱۵

۲-۱-۱- مقدمه ای بر انتقال حرارت جابجائی.. ۱۵

۲-۲-  روش های افزایش آهنگ انتقال حرارت.. ۱۶

۲-۲-۱- روشهای غیر فعال. ۱۸

۲-۲-۲- روش های فعال. ۲۷

۲-۳-  نانو سیال. ۲۷

۲-۳-۱ مفهوم نانوسیال. ۲۷

۲-۳-۲-تولید نانوسیال. ۲۸

۲-۳-۲-۱- روش یک ‌مرحله‌ای.. ۲۸

۲-۳-۲-۲- روش دو مرحله‌ای.. ۲۸

۲-۳-۳- پایداری نانوسیال. ۲۹

۲-۳-۴- مزیت‌های نانوسیال. ۲۹

۲-۳-۵- آشنایی با مفاهیم نانو سیال. ۳۰

۲-۳-۵-۱- انباشتگی ذرات.. ۳۰

۲-۳-۵-۲-  نسبت حجمی ذرات نانو. ۳۱

۲-۳-۵-۳- حرکت براونی.. ۳۱

۲-۳-۵-۴- ترموفورسیس… ۳۱

۲-۳-۵-۵-  اندازه نانوذرات.. ۳۱

۲-۳-۵-۶- شکل نانوذرات.. ۳۲

۲-۳-۵-۷- ضخامت لایه سیال بین ذرات نانو. ۳۲

۲-۳-۵-۸- دما ۳۲

۲-۳-۵-۹-لغزش بین نانوذره و سیال پایه. ۳۳

۲-۳-۶- روش‌های مدل کردن انتقال حرارت نانوسیال. ۳۳

۲-۳-۶-۱-نظریه سیال تک‌فازی.. ۳۳

۲-۳-۶-۲- نظریه سیال دوفازی.. ۳۳

۲-۳-۷- خواص ترموفیزیکی نانوسیال. ۳۴

۲-۳-۷-۱- دانسیته و ظرفیت گرمای ویژه نانوسیال. ۳۴

۲-۳-۷-۲- ضریب رسانش حرارتی نانوسیال. ۳۵

۲-۳-۷-۳- ویسکوزیته موثر نانوسیال. ۳۶

فصل سوم. ۳۸

معادلات اساسی حاکم برسیال و انتقال حرارت و پدیده ۳۸

الکتروهیدرودینامیک.. ۳۸

۳-۱- معادلات اساسی میدان های مغناطیسی.. ۳۹

۳-۱-۱- روش القای مغناطیس… ۴۰

۳-۱-۲- روش پتانسیل الکتریکی.. ۴۱

۳-۲-  معادلات اساسی جریان سیال. ۴۳

۳-۲-۱- بقای جرم در حالت سه بعدی.. ۴۳

۳-۲-۲- معادله اندازه حرکت در حالت سه بعدی.. ۴۴

۳-۲-۳- معادلات ناویر-استوکس برای سیال نیوتنی.. ۴۵

۳-۲-۴- معادله انتقال حرارت جابجائی.. ۴۶

۳-۳- معادلات حاکم بر پدیده MHD.. 47

فصل چهارم: ۴۸

بررسی عددی و تجربی مساله. ۴۸

۴-۱- معرفی برنامه فلوئنت.. ۴۹

۴-۱-۱ – قابلیتهای برنامه FLUENT. 49

۴-۱-۲-   معادلالات حاکم و روشهای حل در فلوئنت.. ۵۰

۴-۱-۳- روش های عددی در فلوئنت.. ۵۰

۴-۱-۴-  UDF  ( تابع تعریفی کاربر) ۵۲

۴-۲- هندسه مساله. ۵۳

۴-۳- خصوصیات ترمو فیزیکی سیال. ۵۴

۴-۴- معادلات حاکم. ۵۵

۴-۵- شرایط مرزی.. ۵۶

۴-۶- شبکه بندی.. ۵۷

۴-۷- بررسی مستقل بودن حل از شبکه بندی.. ۵۸

۴-۸- فرایند حل مساله در تحقیق جاری.. ۵۹

فصل پنجم: ۶۱

نتایج و پیشنهادات. ۶۱

۵-۱- اعتبارسنجی  حل عددی.. ۶۲

۵-۱-۱- نتایج بدون وجود میدان مغناطیسی.. ۶۲

۵-۱-۲- معتبرسازی نتایج با وجود اثر میدان مغناطیسی.. ۶۳

۵-۲- نتایج.. ۶۶

۵-۲-۱- نتایج در عدد رینولدز ۱۰ با زاویه شیب .. ۶۶

۵-۲-۲- نتایج در عدد رینولدز ۵۰ با زاویه شیب .. ۷۱

۵-۲-۳- نتایج در عدد رینولدز ۱۰۰ با زاویه شیب .. ۷۶

۵-۲-۴- نتایج در عدد رینولدز ۲۰۰ با زاویه شیب .. ۸۱

۵-۲-۵- نتایج در عدد رینولدز ۱۰ با زاویه شیب .. ۸۶

۵-۲-۶- نتایج در عدد رینولدز ۵۰ با زاویه شیب .. ۸۹

۵-۲-۷- نتایج در عدد رینولدز ۱۰۰ با زاویه شیب .. ۹۳

۵-۲-۵- نتایج در عدد رینولدز ۲۰۰ با زاویه شیب .. ۹۶

۵-۳ نتیجه گیر و بحث.. ۹۹

۵-۴ پیشنهادات برای بررسی های بعدی : ۱۰۲

منابع و ماخذ. ۱۰۳

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول ۱-۴ خصوصیات ترمو فیزیکی سیال و نانو ۵۴

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

شکل ۱-۱. عکس العمل یک میدان مغناطیسی و حرکت حلقه سیم. ۳

شکل ۲-۱  شکلی از لکه‌های خورشیدی. ۱۹

شکل ۲-۲ حرکت گدازه‌ها در مرکز کره زمین باعث حفظ میدان مغناطیسی زمین می‌شود ۲۰

شکل ۲-۳ طرحی از راکتور‌های گرما هسته‌ای. ۲۰

شکل ۲-۴ طرحی از اجزای یک مولد قدرت هیدرودینامیک مغناطیسی. ۲۱

شکل ۲-۵ طرحی از مجرای هیدرودینامیک مغناطیسی در یک مولد قدرت هیدرودینامیک مغناطیسی. ۲۱

شکل ۲-۶ نمایی از یک مولد قدرت هیدرودینامیک مغناطیسی. ۲۲

شکل ۲-۷  نمایشی از نحوه شتاب گرفتن یک گاز با استفاده از اصول هیدرودینامیک مغناطیسی. ۲۳

شکل ۲-۸  طرحی ساده از یک پمپ هیدرودینامیک مغناطیسی. ۲۴

شکل۲-۹ . (الف) زیر دریایی نظامی با سیستم رانش هیدرودینامیک مغناطیسی حلقوی. ۲۶

(ب) اجزای مختلف سیستم رانش هیدرودینامیک مغناطیسی حلقوی. ۲۶

شکل ۲-۱۰ طرحی از همزن‌های مغناطیسی. ۲۷

شکل ۲-۱۱ اثر لایه سیال بر روی نانو ذرات. ۳۲

شکل ۱-۴ الکوریتم حل کننده تفکیکی در فلوئنت.. ۵۱

شکل ۲-۴ الکوریتم حل کننده پیوسته در فلوئنت.. ۵۲

شکل ۴-۳ هندسه درمساله مورد نظر ۵۴

شکل ۴-۴ شرایط مرزی درمساله مورد نظر ۵۷

شکل ۴-۶ بررسی استقلال شبکه در تعداد المان هی مختلف.. ۵۹

شکل ۵-۱ خطوط جریان برای رینولدز ۲۰۰ ۶۲

شکل ۵-۳ مقایسه عدد ناسلت کار حاضر با کار کومار و همکاران. ۶۳

شکل ۵-۴ شماتیک هندسه مورد بحث قاسمی و همکاران ۶۴

شکل ۵-۵ تغییر سرعت افقی در امتداد خط مرکزی از کانال برای اعداد هارتمن مختلف در رینولدز ۱۰۰ الف )  ب) . ۶۵

شکل ۵-۶ خطوط جریان برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۱۰ با زاویه شیب ۹۰. ۶۷

شکل ۵-۷ خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۱۰  با زاویه شیب ۹۰. ۶۸

شکل ۵-۸ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۶۹

شکل ۵-۹ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۷۰

شکل ۵-۱۰ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰. ۷۰

شکل ۵-۱۱ خطوط جریان برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۵۰ با زاویه شیب ۹۰. ۷۲

شکل ۵-۱۲ خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۵۰ با زاویه شیب ۹۰. ۷۳

شکل ۵-۱۳ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۷۴

شکل ۵-۱۴ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۷۵

شکل ۵-۱۵ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰. ۷۵

شکل ۵-۱۶ خطوط جریان برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۱۰۰ با زاویه شیب ۹۰. ۷۷

شکل ۵-۱۷ خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۱۰۰ با زاویه شیب ۹۰. ۷۸

شکل ۵-۱۸ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۷۹

شکل ۵-۱۹ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۸۰

شکل ۵-۲۰ تغییرات ضریب ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۸۰

شکل ۵-۲۱ خطوط جریان برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۲۰۰ با زاویه شیب ۹۰. ۸۲

شکل ۵-۲۲ خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۲۰۰ با زاویه شیب ۹۰. ۸۳

شکل ۵-۲۳ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۸۴

شکل ۵-۲۴ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰  ۸۵

شکل ۵-۲۵ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۹۰. ۸۵

شکل ۵-۲۶  الف و ب ) خطوط جریان   ج و د )  خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۱۰ با زاویه شیب ۴۵  ۸۷

شکل ۵-۲۷ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۸۸

شکل ۵-۲۸ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۸۹

شکل ۵-۲۹ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۱۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵. ۸۹

شکل ۵-۳۰  الف و ب ) خطوط جریان   ج و د )  خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۵۰ با زاویه شیب ۴۵  ۹۰

شکل ۵-۳۱ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۹۱

شکل ۵-۳۲ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۹۲

شکل ۵-۳۳ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۵۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵. ۹۲

شکل ۵-۳۵ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۹۴

شکل ۵-۳۶ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۹۵

شکل ۵-۳۷ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۱۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵. ۹۵

شکل ۵-۳۸  الف و ب ) خطوط جریان   ج و د )  خطوط دما برای مقادی مختلف Ha ، در رینولدز ۲۰۰ با زاویه شیب ۴۵  ۹۶

شکل ۵-۳۹ تغییرات عدد ناسلت موضعی بروی دیوار پایین در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۰  ۹۷

شکل ۵-۴۰ تغییرات ضریب هدایت گرمایی متوسط در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵  ۹۸

شکل ۵-۴۱ تغییرات ویسکوزیته متوسط در رینولدز ۲۰۰ برای اعداد هارتمن مختلف با زاویه شیب ۴۵. ۹۸

شکل ۵-۴۳ تغیرات رینولدز برحسب ناسلت متوسط ۱)  ۲)  ۳) . ۱۰۰

۴)   ۵ ) . ۱۰۰

شکل ۵-۴۴ درصد افزایش ناسلت متوسط با حضور میدان مغناطیسی نسبت به عدم حضور میدان مغناطیسی ۱)  ۲)  ۳)  ۴)   ۵ ) . ۱۰۰

فهرست علائم

علامت

 

کمیت

گرمای ویژه

قدرت میدان الکتریکی،

شتاب ثقل،

ضریب انتقال حرارت،

L

عرض کانال (m)

ارتفاع کانال،

عدد هارتمن

چگالی جریان،

ضریب هدایت حرارتی،

عدد نوسلت

فشار،

عدد پکلت

عدد پرانتل

چگالی شار الکتریکی،

شعاع مانع دایروی،

عدد رایلی

عدد رینولدز

زمان،

دما،

سرعت سیال،

پخش حرارتی،

نسبت حجمی ذرات جامد

زاویه میدان مغناطیسی نسبت به افق

ضریب انبساط حجمی،

گذر دهی ،

گرانروی سیال،Kg/ms

لزجت سینماتیکی سیال،

چگالی،

هدایت الکتریکی،

نقد و بررسی‌ها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “بررسی اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجای اجباری در کانال پله ای با مانع دایروی”
قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...