بررسی اثر میدان مغناطیسی بر روی انتقال حرارت جابه جایی طبیعی و تولید آنتروپی در یک محفظه پر شده با نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک، واحد علی آباد کتول، دانشگاه آزاد اسلامی، علی آباد کتول، ایران

چکیده

یکی از موضوعات پرکاربرد در مهندسی مکانیک، بررسی جریان و انتقال حرارت جابه‌جایی طبیعی در محفظه‌ها است. هدف اصلی این مقاله، بررسی اثرات یک میدان مغناطیسی خارجی زاویه دار بر روی مشخصه‌های جریان سیال، انتقال حرارت جابه‌جایی طبیعی و تولید آنتروپی در یک محفظه  فضای محصور بین یک مجرا مربعی و استوانه‌ای می‌باشد که با نانو سیال آب-اکسید آلومینیوم پر شده است. برای رسیدن به این هدف، ابتدا معادلات حاکم بر مساله بقاء جرم، اندازه حرکت و انرژی به صورت بدون بعد نوشته می‌شوند و سپس به صورت عددی با استفاده از روش حجم کنترل بر پایه المان محدود حل می‌شوند. اثر پارامترهای بدون بعد مهم مانند عدد رایلی، عدد هارتمن، زاویۀ میدان مغناطیسی، مقدار و شکل نانو ذره و نسبت هندسی بر روی میدان‌های جریان و دما، عدد ناسلت متوسط و عدد تولید آنتروپی بررسی می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که هنگامی که عدد رایلی از 103 به 105 افزایش می‌یابد، مقدار عدد ناسلت متوسط 44.7 درصد افزایش می‌یابد و مقدار عدد تولید آنتروپی حدوداً 5.4 برابر می‌شود. برای رایلی 105، وقتی مقدار عدد هارتمن از صفر به 20 افزایش می‌یابد، عدد ناسلت متوسط و عدد تولید آنتروپی به ترتیب 9.2 درصد و  6درصد کاهش می‌یابند. در هارتمن 20 وقتی شکل نانو ذره از کروی به قرصی تغییر می‌کند، عدد ناسلت متوسط و عدد تولید آنتروپی به ترتیب 7.6  درصد و 4.1 درصد افزایش می‌یابند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of magnetic field on the natural convection and entropy generation in a Al2O3 –Water nanofluid enclosure

نویسندگان [English]

  • Seyyed Masoud Seyyedi
  • Mehdi Hashemi -Tilehnoee
Department of Mechanical Engineering, Aliabad Katoul Branch, Islamic Azad University, Aliabad Katoul, Iran
چکیده [English]

One of the most widely used subjects in mechanical engineering science is the investigation of the flow and natural convection heat transfer in enclosures. The main purpose of this paper is to investigate an angled external magnetic field on fluid flow characteristics, natural convection heat transfer and entropy production in a cavity - an enclosed space between a square and cylindrical channel - which is filled with water-aluminum oxide (Al2O3) nanofluid. To achieve this goal, first the governing equations of the problem - conservation of mass, momentum and energy - are written in dimensionless form and then they are solved numerically using the finite element-based control volume method (CVFEM). The effect of important dimensionless parameters such as Rayleigh number, Hartmann number, magnetic field angle, amount and shape of nanoparticles and aspect ratio on flow and temperature fields, average Nusselt number and entropy production number are investigated. The results show that when the Rayleigh number increases from 103 to 105, the value of the average Nusselt number increases by 44.7% and the value of the entropy generation number increases by about 5.4 times. For Rayleigh 105, when the Hartmann number increases from zero to 20, the average Nusselt number and entropy generation number decrease by 9.2% and 6%, respectively. In Hartmann 20, when the nanoparticle shape changes from a spherical cube to a platelet, the average Nusselt number and the entropy generation number increase by 7.6% and 4.1%, respectively

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat transfer
  • Natural convection
  • enclosure
  • enetropy generation
  • Nanofluid