بررسي عددي تاثير محرك الكتروهيدروديناميك بر ميدان جريان و دما بر روي پله پسرو

Numerical investigation of flow and temperature field on the backward-facing step affected by Electrohydrodynamic actuator

در مقاله حاضر، ميدان جريان و دما بر روي يك پله پسرو تحت تاثير محرك الكتروهيدروديناميكي در شرايط دو بعدي، آشفته، غيرقابل تراكم و پايدار به صورت عددي مورد تحليل قرار گرفته است. هوا به عنوان سيال عامل در فرآيند خنك‌كاري پله پسرو استفاده شده است. ميدان الكتريكي به وسيله يك الكترود سيمي و با اعمال ولتاژ بالا جريان مستقيم ايجاد مي‌شود. مدل‌سازي عددي با روش حجم محدود و بر اساس حل معادلات ميدان الكتريكي، جريان و انرژي مي‌باشد. در ابتدا نتايج عددي با نتايج تجربي براي يك كانال مسطح مقايسه شده كه از تطابق مناسبي برخوردار مي‌باشد. سپس تاثير پارامترهاي مختلف از قبيل شعاع الكترود تزريق‌كننده، ولتاژ اعمالي، عدد رينولدز جريان و مكان قرارگيري الكترود تزريق‌كننده بر ضريب انتقال حرارت مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه در شعاع الكترود تزريق‌كننده كوچك‌تر، رينولدزهاي پايين‌تر و ولتاژهاي بالاتر اعمال ميدان الكتريكي تاثير به‌سزايي در افزايش انتقال حرارت دارد. علاوه بر اين كاهش زاويه قرارگيري الكترود تزريق‌كننده به طور چشمگيري باعث افزايش انتقال حرارت مي‌شود. در عين حال مي‌توان دريافت كه بين زواياي مختلف قرارگيري محل الكترود تزريق‌كننده يك روند يافتن مكان بهينه قابل مشاهده است.

In this paper, the flow and temperature fields affected by electrohydrodynamic actuator are numerically investigated for the incompressible, turbulent, and steady flow over a backward-facing step. Air is used as working fluid in heated backward-facing step cooling process. The electric field is generated by the wire electrode charged with DC high voltage. The numerical modeling is based for solving electric, flow, and energy equations with finite volume approach. The computed results are firstly compared with the experimental data in case of rectangular flat channel and the results agree very well. Then the effect of different parameters such as the radius of the wire, applied voltage, Reynolds number, and the wire position on the heat transfer coefficient is evaluated. The results show that the heat transfer coefficient with the presence of electric field increases with the applied voltage but decreases when the Reynolds number and the radius of the wire are augmented. Moreover, reduction of emitting electrode angle can significantly effect on the heat transfer enhancement. In consequence, one may able to find an optimum place for the emitting electrode position.