اثر میدان مغناطیسی بر نانوسیال (2 بعدی)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

روش های استفاده شده

هرگاه ذرات فلز یا آلیاژ با ابعاد کوچک در اطراف مقیاس نانو در داخل سیال پایه مخلوط شوند، نانوسیالی تولید می‌شود که می‌تواند کاربردهایی مانند افزایش انتقال حرارت به دلیل رسانایی فلزات داشته باشد. همچنین در این شبیه سازی اثر میدان مغناطیسی بر رفتار نانوسیال و انتقال حرارت آن بررسی شده است. بنابراین از مدل هیدرودینامیک مغناطیسی یا MHD استفاده شده است. روش القای مغناطیسی در کار حاضر برای تعریف میدان مغناطیسی استفاده شده است.

هنگامی که از این روش استفاده می شود، یک میدان مغناطیسی خارجی برای اعمال یک شار مغناطیسی خاص در جهات مختصات دکارتی مختلف ایجاد می شود. نانوسیال تعریف شده در مدل از اکسید آهن به نام Fe3O4 ساخته شده و حاوی 2 درصد نانوذرات است. این نانوسیال کاربردی دارای چگالی 1081.158 کیلوگرم بر متر مکعب، ظرفیت گرمایی ویژه برابر با 3841 j/kg.K، رسانایی حرارتی برابر با 0.640835 W/m.K و ویسکوزیته برابر با 0.001055 kg/m.s است. در کار حاضر از یک میدان مغناطیسی ثابت استفاده شده است و شار مغناطیسی معادل 1 تسلا فقط در امتداد محور y یا همان شعاع کانال تعریف شده است.

از نظر شرایط مرزی، شرایط عایق برای جداره خارجی کانال استفاده می شود، یعنی جریان الکتریکی عبور نمی کند و همچنین برای دیواره داخلی و مرز مشترک بین اجزای جامد و سیال مدل، شرط Coupling است. برای انتقال جریان الکتریکی دو طرفه استفاده می شود. جریان نانوسیال با سرعت ms-1 0837/0 و دمای 300 کلوین وارد کانال می شود و با فشاری برابر با فشار اتمسفر از کانال خارج می شود. دیواره بیرونی کانال نیز شرایط دمای حرارتی ثابتی برابر با 320 کلوین دارد. مدل آرام و معادله انرژی به ترتیب برای حل معادله سیال آشفته و محاسبه توزیع دما در داخل دامنه فعال هستند.

نتایج شبیه سازی اثر میدان مغناطیسی بر نانوسیال

در پایان فرآیند حل،کانتورهای  دوبعدی مربوط به فشار، سرعت، دما و میدان مغناطیسی را در جهات افقی و عمودی در مدل به دست آوردیم. همچنین نمودار تغییرات میدان مغناطیسی عمود بر جهت طولی محور مرکزی کانال را به دست می آوریم. نتایج حاضر تأثیر اعمال میدان مغناطیسی و شرایط مرزی حرارتی بر جریان نانوسیال و انتقال حرارت آن را نشان می‌دهد.