مطالعه عددي تاثير و بهينه سازي زاويه چرخش محفظه مربعي و ميدان مغناطيسي بر انتقال حرارت جابجايي طبيعي و توليدآنتروپي

Numerical investigation of effect and optimization of Square Cavity inclination angle and magnetic field on heat transfer and Entropy Generation

در اين مقاله انتقال حرارت و توليد آنتروپي جابجايي تركيبي نانوسيال آب-آلومينا در يك محفظه مربعي در حضور ميدان مغناطيسي مورد بررسي عددي قرار گرفته است. ديواره‌هاي بالايي و پاييني محفظه عايق مي‌باشند. معادلات حاكم به روش حجم كنترل جبري شده‌ و توسط الگوريتم سيمپل بطور همزمان حل شده‌اند. در اين مقاله اثر پارامترهايي چون عدد رايلي (103- 106)، عدد هارتمن (0- 100) و زاويه چرخش محفظه مربعي و ميدان مغناطيسي (0- °90) بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند در حالت محفظه چرخانده شده، عدد ناسلت و توليد آنتروپي كل با افزايش عدد رايلي افزايش مي‌يابد. در يك عدد هارتمن ثابت با افزايش زاويه چرخش تا زاويه °30، عدد ناسلت و توليد آنتروپي كل افزايش يافته و سپس كاهش مي‌يابد. در حالت ميدان مغناطيسي چرخانده شده، عدد ناسلت متوسط با افزايش عدد هارتمن كاهش مي‌يابد. مقدار عدد ناسلت متوسط در حالتي كه محفظه مربعي تحت زواياي معين چرخانده شده است نسبت به حالتي كه ميدان مغناطيسي اعمالي بر محفظه ثابت در زواياي مختلف چرخانده شده است داراي مقادير كوچك‌تري است. در ادامه براي بررسي حالت بهينه انتقال حرارت، از يك شبكه عصبي مصنوعي استفاده شده است. نتيجه حاصل از بهينه سازي نشان مي‌دهد با افزايش عدد رايلي، زاويه بهينه كاهش مي‌يابد. اين كاهش در زاويه بهينه با افزايش عدد رايلي شدت بيشتري مي‌گيرد. از طرف ديگر در اعداد رايلي پايين با افزايش عدد هارتمن، زاويه بهينه ابتدا كاهش يافته و سپس افزايش مي‌يابد. همچنين در اعداد رايلي بالا هر چه عدد هارتمن افزايش يابد زاويه بهينه نيز افزايش مي‌يابد.

In this paper the mixed convection and entropy generation in a square cavity filled with Al2O3-water nanofluid with the presence of a constant axial magnetic field, is analyzed. The upper and bottom walls are adiabatic. Discretization of the governing equations were achieved through a finite volume method and solved with SIMPLE algorithm. In this research the effects of the Rayleigh number (103- 106), Hartmann number (0 - 100) and also inclination angle (0 - 90°) are investigated. When the cavity is rotated, it is observed that the mean Nusselt number and total entropy generation increase when the Rayleigh number increases in cavity. In square cavity, regardless of the Ha number, by increasing of the inclination angel, the mean Nusselt number and entropy generation rate, increase until inclination angel 30°, then decreases. Also when the magnetic field is rotated, it is observed that the mean Nusselt number decrease when the Hartmann number increases. The mean Nusselt number when the cavity rotates with specific inclination angel is less than state that the cavity rotates with specific magnetic field. For finding optimum condition of heat transfer, Artificial Neural networks (ANN) were used. The results from optimization show that as the Rayleigh number increases, the optimum angel decreases. Whatever the Rayleigh number more increases, the decrement in optimum angel more intenses. Also in low the Rayleigh number, as the Hartmann number increases, the optimum angel decreases firstly then increases. In high Rayleigh number, as the Hartmann number increases, the optimum angel increases too.