بررسي عددي آنتروپي توليدي جريان نانوسيال در كانال سينوسي عمودي تحت ميدان مغناطيسي

Numerical investigation of entropy generation of nano-fluid in vertical sinusoidal channel with magnetic field

در اين مطالعه آنتروپي توليدي ناشي از جابجايي تركيبي نانوسيال آب- Al2O3 در يك كانال عمودي با ديواره هاي سينوسي تحت ميدان مغناطيسي ثابت و يكنواخت به صورت عددي بررسي شده است. در اين كار تاثير پارامترهايي نظير،كسر حجمي نانوذرات، دامنه ي موج سينوسي، عدد بي بعد رينولدز، عدد بي بعد گراشف و عدد بي بعد هارتمن مورد مطالعه قرار گرفت. اين مطالعه با فرض جريان آرام، پايا و غيرقابل تراكم و خواص ترموفيزيكي ثابت براي نانوسيال انجام گرفته است. براي محاسبه تغييرات چگالي ناشي از نيروي شناوري از تقريب بوزينسك و براي شبيه سازي جريان از روش حجم محدود و مدل مخلوط دو فازي استفاده شده است. نتايج نشان مي دهند كه افزودن نانوذره به سيال پايه، موجب افزايش آنتروپي توليدي ناشي از انتقال حرارت و آنتروپي جرياني مي شود. آنتروپي توليدي ناشي از انتقال حرارت با افزايش عدد رينولدز، كاهش و با افزايش عدد گراشف، افزايش مي يابد، در حاليكه عكس اين روند براي آنتروپي توليدي ناشي از لزجت مشاهده مي شود. بررسي اثرات شدت ميدان مغناطيسي اعمال شده نشان داد كه با افزايش شدت ميدان مغناطيسي، آنتروپي توليدي ناشي از انتقال حرارت، ابتدا افزايش و سپس كاهش مي يابد. آنتروپي جرياني نيز با اعمال ميدان مغناطيسي كاهش پيدا مي كند. همچنين نتايج نشان داد كه براي تمامي شدت ميدان هاي مغناطيسي بررسي شده، موج دار كردن كانال، آنتروپي توليد شده را كاهش مي دهد.

In this study, generated entropy of mixed convection of Al2O3–water nano fluids in a vertical channel with sinusoidal walls under a constant and uniform magnetic field was numerically investigated. The effects of various parameters such as volume fraction of nanoparticles, amplitude of sine wave, Reynolds, Grashof and Hartman numbers were studied. This study was carried out by assuming the laminar, steady state and incompressible flow. Also, the thermo physical properties of nanoparticles were assumed constant. The Boussinesq approximation was used to calculate the variations of the density caused by buoyancy force and the finite volume method and two phase mixture model were used to simulate the flow. The results showed that the entropy generation due to heat transfer and viscous effects increased by adding nanoparticles to the base fluid. Also, the results showed that the entropy generation due to heat transfer increases by increasing the Grashof number and decreasing the Reynolds number, while a reverse trend is observed for entropy generation due to viscous effects. By increasing the Hartman number, the entropy generation due to heat transfer increases at first and then decreases and entropy generation due to viscous effects reduces. For all studied intensities of magnetic fields, the entropy generation decreases using corrugated channels.