مطالعه عددي تاثير ميدان مغناطيسي غير يكنواخت محوري بر رشد حباب در جريان جوششي نانو سيال مغناطيس شونده داخل يك ميكروكانال

Numerical study of non-uniform axial magnetic field effect on bubble growth in a boiling flow of nano ferro fluid in a microchannel

در اين پژوهش، چگونگي رشد حباب در فرآيندد جوشش هسته‌اي آب خالص و فروسيال (سيال حاوي نانوذرات اكسيد آهن) بصورت عددي و با استفاده از روش حجم محدود و مدل VOF مورد بررسي قرار گرفته است. پس از اعتبار سنجي نتايج بدس آمده با نتايج موجود در ادبيات فن، تاثير اعمال ميدانهاي مغناطيسي غيريكنواخت محوري بر رشد يك حباب در فرآيند جوشش نانوسيال مغناطيس شونده بررسي شده است. با توجه به نتايح بدست آمده، در حضور ميدان مغناطيسي با گراديانهاي مثبت، انتقال حرارت از ديواره‌ها بيشتر شده و گرماي ديواره‌ها بهتر انتقال مييابد و اين موضوع سبب كاهش رشد حباب مي‌شدود در حاليكه ميدان با گراديان منفي، باعث افزايش رشد حباب ميشود. در واقع استفاده لز ميدانهاي مغناطيسي با گراديان مثبت سبب افدزايش بازدهي ميكروسيستمهاي خنك كننده ميشود.

In this research, growth of a vapor bubble in the nucleate boiling process in pure water and ferrofluids (water and 4 vol.% Fe3O4) was investigated numerically using VOF model and control volume technique. After verifying the results, effects of applying non-uniform axial magnetic fields on growth of the bubble in the boiling of magnetic nanofluids was investigated. Two positive and negative magnetic field gradients have been examined. Based on the obtained results, in the presence of magnetic field with a positive gradient pumping of heat from the side walls is increased and consequently it leads to reduce growth of the bubble unlike the magnetic field with negative gradient. It is concluded that using magnetic fields with positive gradients can increase the cooling efficiency of the micro-systems.