اثر میدان الکتریکی بر انتقال حرارت نانوسیال، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (میدان الکتریکی)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی فرایند انتقال حرارت نانوسیال در حضور میدان الکتریکی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

هندسه مدل حاضر را به صورت دو بعدی با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی کردیم.

سپس مش بندی مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (Ansys Meshing) انجام دادیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 17640 سلول ایجاد شده است.

در این پروژه، نانوسیال (nanofluid) در یک کانال پر از دست‌انداز در حضور پتانسیل الکتریکی (electrical potential) اعمال شده جریان می‌یابد. جریان سیال ثابت است و به عنوان جریان تک‌فاز شبیه سازی شده است؛ با این حال خواص ترموفیزیکی نانوسیال اصلاح شده است. ویژگی‌های الکتریکی نانوسیال، رفتار مکانیک سیالات جریان را تغییر می‌دهد که منجر به افزایش انتقال حرارت می‌شود. میانگین سطح دمای نانوسیال در ورودی و خروجی به ترتیب برابر با 300 و 301.926 کلوین است.

جایی که به ترتیب معادل چگالی، ویسکوزیته، گرمای مخصوص و رسانش حرارتی نانوسیال، و کسر حجمی ذرات نانو در سیال است.

روش‌های استفاده شده

برای این شبیه سازی، میدان الکتریکی را به وسیله EHD برروی مدل اعمال کردیم. رسانایی الکتریکی معادل 1000000 زیمنس‌برمتر و نفوذپذیر مغناطیسی معادل 0.00001257 می‌باشد.

همچنین با تزریق ذراتی در ابعاد نانو به سیال پایه، نانوسیال را ایجاد کردیم. برای ایجاد نانوسیال، خواص ترموفیزیکی مربوط به نانوسیال مورد نظر را طبق فرمول‌های بالا به دست آوردیم.

نتایج (میدان الکتریکی)

میانگین دمای جریان نانوسیال در محل ورودی و خروجی به ترتیب 300 و 301.96 کلوین است. در صورت عدم تاثیر پتانسیل الکتریکی بر نانوسیال، دما در خروجی به 301.92K کاهش می‌یابد. شار حرارتی به نانوسیال نیز برابر با 72474.1 وات است.

مقایسه دمای خروجی نانوسیال در حضور میدان الکتریکی و یا عدم حضور میدان الکتریکی، کارایی کاربرد میدان الکتریکی را در کار حاضر نشان می‌دهد. کاربرد میدان الکتریکی دمای خروجی را 0.04K و انتقال حرارت به نانوسیال را 54W/m2 افزایش می‌دهد.