شبيه‌سازي عددي و بهينه سازي انتقال حرارت نانوساختار مغناطيسي در يك كانال در حضور يك ميدان مغناطيسي غيريكنواخت

Numerical Simulation and Optimization of Forced Convection Heat Transfer of Magnetic Nanofluid in a Channel in the Presence of a Non-Uniform Magnetic Field

در مقاله حاضر، تأثير يك منبع ميدان خارجي غيريكنواخت بر انتقال حرارت جابجايي اجباري نانوسيال مگنتيت (فروسيال) داخل كانالي با سطح گرم، به‌صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلي تأكيد بر اهميت موقعيت ميدان مغناطيسي و بررسي احتمال افزايش انتقال حرارت از طريق يافتن مكان بهينه منبع ميدان مغناطيسي است. مشاهده شد كه ميدان مغناطيسي گردابه‌هايي ايجاد كرده و بر ضخامت لايه مرزي حرارتي و تغييرات عدد ناسلت تاثير مي­گذارد. نتايج نشان مي دهد تاثير موقعيت ميدان مغناطيسي وابسته به نوع شرط مرزي حرارتي است. همچنين نشان داده شده است كه مي­توان ميدان دما و جريان سيال را با چند منبع ميدان مغناطيسي كنترل نمود. با استفاده از الگوريتم ژنتيك، چيدماني بهينه براي هشت منبع ميدان مغناطيسي بدست آمده است كه در مقايسه با حالت بدون ميدان، منجر به 27% افزايش انتقال حرارت مي­گردد.

In this paper, the effect of an external non-uniform magnetic field on forced convective heat transfer of magnetite nanofluid (ferrofluid) in a heated channel is studied numerically. The main goal is to emphasize the importance of magnetic field location and investigate the possibility of heat transfer enhancement by finding the optimum location of magnetic field source.It is observed that the magnetic field results in creation of recirculation zones which affect the thermal boundary layer thickness and Nusselt number. Results show that the effect of magnetic field location on the heat transfer is completely dependent on the thermal boundary condition. It is also shown that the flow and temperature fields can be manipulated by application of multiple magnetic field sources. Using genetic algorithm (GA), an optimum arrangement for locations of eight magnetic field sources is obtainedresulting in a27% heat transfer enhancement compared to the case of no magnetic field.