تحليل عددي قدرت جريان ثانويه ناشي از محرك الكتروهيدروديناميك در يك كانال مسطح

Numerical Analysis of Secondary Flow Strength Induced by Electrohydrodynamic Actuator Through a Smooth Channel

در مقاله حاضر، تأثير جريان ثانويه ناشي از محرك الكتروهيدروديناميك بر شار ورتيسيتي، به عنوان معيار قدرت جريان ثانويه و گردابه‌هاي ناشي از آن درون يك كانال مسطح به صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. براي حل معادلات ميدان‌هاي الكتريكي، جريان و دما از روش حجم محدود استفاده شده است. در اين مطالعه، تأثير پارامترهاي مؤثر بر پديده الكتروهيدروديناميك از قبيل عدد رينولدز، ولتاژ اعمالي و آرايش الكترود تزريق‌كننده بر شار ورتيسيتي و همچنين رابطه بين جريان و انتقال حرارت سيال با شار ورتيسيتي مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه در حضور ميدان الكتريكي، با افزايش عدد رينولدز جريان ورودي، ابعاد گردابه‌هاي اوليه ناشي از باد كرونا و شار ورتيسيتي بي‌بعد كاهش مي‌يابد. همچنين مشاهده شده كه با افزايش ولتاژ، ابعاد گردابه‌هاي اوليه و ثانويه ناشي از باد كرونا و شار ورتيسيتي بي‌بعد افزايش مي‌يابد. نتايج حاكي از آن است كه رفتار ضريب افزايش انتقال حرارت بي‌بعد كاملاً مشابه و وابسته به ضريب افزايش شار ورتيسيتي بي‌بعد مي‌باشد. همچنين، با نزديك ‌شدن الكترود تزريق‌كننده به ورودي كانال نسبت به موقعيت الكترود نزديك به خروجي كانال، شار ورتيسيتي بي‌بعد متوسط و ضريب افزايش انتقال حرارت متوسط، به ترتيب 27/9 و 17/9 درصد افزايش مي‌يابد.

In this paper, the effect of the secondary flow induced by the electrohydrodynamic actuator is numerically investigated in the vorticity flux, as a criterion for the secondary flow strength, and the electrohydrodynamic vortices through a smooth channel. In this study, the influence of effectiveness parameters of the electrohydrodynamic as the Reynolds number, applied voltage and the arrangement of the emitting electrode on the vorticity flux, and also relationship between flow and heat transfer characteristics with the vorticity flux are evaluated. The results indicated that in presence of electric field, by increasing the Reynolds number, dimension of the upstream electrohydrodynamic-induced vortices and the vorticity flux are decreased. Also, it is obvious that by increasing the applied voltage, the dimension of the electrohydrodynamic-induced vortices and the vorticity flux are increased. According to numerical results, the heat transfer enhancement is completely depending on the vorticity flux. Also, by changing of the emitter arrangements, the non-dimension average vorticity flux and the average heat transfer enhancement are changed. It is shown that with decrease of the distance between emitter electrode and inlet of channel, the non-dimension average vorticity flux and the average heat transfer enhancement are increased 27.9% and 17.9%, respectively.