انتقال حرارت در يك ميكرو ‌كولر سه بعدي با نانوسيال عامل تحت تاثير ميدان مغناطيسي

Heat transfer in a three-dimensional nanofluid-cooled microcooler under the influence of magnetic field

در مطالعه حاضر جريان و انتقال حرارت سه‌بعدي نانو سيال آب-اكسيد آلومينيوم در يك ريزخنك‌كننده ميكرو كولر سه بعدي با سطح مقطع مستطيلي در حضور ميدان مغناطيسي به صورت عددي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. ميدان مغناطيسي به صورت عرضي يعني در جهت عمود بر جهت جريان نانوسيال اعمال مي-شود. تمام شبيه سازي ها براي اعداد هارتمن 0 تا 30 و براي عدد رينولدز (Re) برابر 100 و كسر حجمي (∅) برابر 2 درصد صورت مي‌گيرد. نتايج ميدان جريان و انتقال حرارت در قالب كميت‌هاي موثر اعم از عدد پوازيه (f.ReDh)، حداكثر سرعت محوري بدون بعد (Umax) و عدد ناسلت به همراه كانتور‌هاي سرعت و دما ارائه مي‌شوند. نتايج نشان مي ‌دهد كه با افزايش عدد هارتمن افت فشار و انتقال حرارت افزايش مي ‌يابد. همچنين علاوه بر داشتن پروفيل دماي يكنواخت‌تر در قسمت سيال، اعمال ميدان مغناطيسي توزيع دما در قسمت جامد ميكروكانال را نيز يكنواخت‌تر مي‌كند. لذا مي‌توان شار حرارتي بالاتري توسط ميكروكولر دفع كرد بدون اينكه حداكثر دماي كانال از محدوده مجاز تخطي نمايد.كه در تحمل شار حرارتي بالاتر در محدوده دمايي مطمئن كمك شاياني خواهد نمود.

In the present study, the fluid flow and heat transfer of water-AL2O3 nanofluid through a three-dimensional microcooler with rectangular flow passages are investigated numerically in the presence of a uniform magnetic field. The magnetic field is applied in the transverse direction (i.e. normal to the flow direction). All simulations are performed for Hartman numbers within the range of 0 to 30 for a fixed Reynolds number of Re=100 and the volume fraction of Ø=0.02. The results are presented in terms of the Poiseuille number (f.ReDh), the dimensionless maximum axial velocity (Umax), and the Nusselt number (Nu) as well as contours of velocity and temperature fields. The results reveal that the pressure drop and heat transfer increase with the increase of the Hartman number. In addition to having a uniform temperature distribution in the fluid part, the presence of the magnetic field makes the temperature distribution within the solid part of the micro-channel more uniform which enables removing higher heat fluxes within the safe temperature limit.