بررسي اثر ميدان مغناطيسي بر جابه جايي طبيعي جريان آرام و متلاطم نانوسيال در محفظه ذوزنقه اي

Investigation of Laminar and Turbulent of Natural Convection of Nanofluid in a Trapezoidal Enclosure under the Influence of Magnetic Field

جريان سيال تحت تاثير ميدان مغناطيسي در خنك كاري سامانه هاي الكترونيكي و ترانسفورماتورهاي برق و پديده هاي فيزيكي مثل زمين شناسي مطرح مي باشد. در مطالعه حاضر اثر ميدان مغناطيسي بر ميدان جريان و انتقال حرارت جابه جايي طبيعي نانوسيال آب- اكسيدمس با لحاظ اثر حركت براوني نانوذرات در محفظه ذوزنقه اي براي هر دو رژيم جريان آرام و متلاطم مطالعه شده است. مطالعه براي اعداد رايلي 10 به توان 3 تا 10 به توان 10، اعداد هارتمن 0 تا 100 و كسر حجمي هاي 0تا 0/04 از نانوذرات انجام شده است. معادلات حاكم با روش حجم محدود و الگوريتم سيمپلر به صورت عددي با استفاده از يك برنامه كامپيوتري به زبان فرترن حل شده اند. نتايج نشان دادند كه با اعمال ميدان مغناطيسي و افزايش آن، سرعت جابه جايي نانوسيال و قدرت جريان در هر دو رژيم جريان آرام و متلاطم كاهش مي يابد. از مقايسه خطوط جريان و هم دما در رژيم آرام با متلاطم مشخص مي شود كه با توجه به ثابت ماندن قدرت ميدان مغناطيسي (عدد هارتمن ثابت) در هر دو رژيم جريان آرام و متلاطم، خطوط جريان و هم دما در رژيم متلاطم كمتر تحت تاثير نيروي لورنتس قرار مي گيرند. براي هر دو رژيم جريان آرام و متلاطم با زياد شدن كسر حجمي نانوذرات و افزايش عدد رايلي عدد ناسلت متوسط زياد مي شود. همچنين در همه اعداد رايلي و كسرهاي حجمي با افزايش عدد هارتمن، عدد ناسلت متوسط كاهش مي يابد.

The flow affected by a magnetic field is applied in cooling electronic devices and voltage transformers and in physical phenomenon such as geology. In this study, the effects of magnetic field on the flow field and heat transfer of Cu-water nanofluid natural convection and by considering the Brownian motion of nanoparticles have been studied in a trapezoidal enclosure. The study has been done for Rayleigh numbers 103 to 1010, Hartmann numbers 0 to 100 and the nanoparticles volume fraction of 0 to 0.04. The governing equations have been solved numerically by use of finite volume method and SIMPLER algorithm. The results showed that by applying the magnetic field and increasing it, the nanofluid convection and the strength of flow decrease and the flow tends toward natural convection and finally toward pure conduction. For all of the Reynolds numbers and volume fractions which are considered, by increasing the Hartmann number, the average Nusselt number decreases.