مطالعه تاثير ميدان مغناطيسي بر انتقال حرارت و توليد انتروپي در جابه‌جايي توام نانوسيال آب- مس در يك محفظه‌ي ذوزنقه‌اي

Effects of magnetic field on mixed convection heat transfer and entropy generation of Cu-water nanofluid in a trapezoidal enclosure

جريان سيال تحت تاثير ميدان مغناطيسي در خنك‌كاري سيستم‌هاي الكترونيكي و ترانسفورماتورهاي برق، راكتورهاي هسته‌اي، بيوشيمي وپديده‌هاي فيزيكي مثل زمين‌شناسي مطرح مي‌باشد.در اين تحقيق اثر ميدان مغناطيسي بر ميدان جريان، انتقال حرارت و توليد انتروپي جابه‌جايي توام نانوسيال آب–مس با لحاظ اثر حركت براوني نانوذرات در محفظه‌ي ذوزنقه‌اي مطالعه شده است. ديواره‌هاي جانبي محفظه عايق، ديواره‌ي بالايي سرد و متحرك به سمت راست يا چپ و ديواره‌ي پاييني گرم است و زوايه‌ي ديواره‌هاي جانبي با افق?45 است. مطالعه در گراشف 104، براي اعداد رينولدز 30، 100، 300 و 1000(ريچاردسون از 11/11 تا 01/0)، اعداد هارتمن 25، 50، 75 و100 و كسر حجميهاي 0تا 04/0 از نانوذرات انجام شده است. معادلات حاكم با روش حجم محدود و الگوريتم سيمپلر به‌صورت عددي با استفاده از يك برنامه كامپيوتري به زبان فرترن حل شده‌اند. نتايج نشان دادند كه با اعمال ميدان مغناطيسي و افزايش آن، سرعت جابه‌جايي نانوسيالو قدرت جريان كاهشمي‌يابدو رفتار از جابه‌جايي توام به آزاد و يا هدايت حرارتي تغيير مي‌كند. به‌همين دليل در همه‌ي اعداد رينولدز و كسر حجمي‌ها با افزايش عدد هارتمن، عدد ناسلت متوسط كاهش مي‌يابد. در تمام حالت‌هاي بررسي شده، انتروپي توليدي ناشي از اصطكاك بسيار ناچيز مي‌باشد و عمده انتروپي توليدي ناشي از انتقال حرارت برگشت‌ ناپذير است و همچنين تغييرات انتروپي توليدي كل با عدد هارتمن مشابه تغييرات عدد ناسلت متوسط مي‌باشد. تغيير در جهت حركت درپوش در رينولدز 30 باعث تغيير ناسلت متوسط و انتروپي توليدي كل مي‌شود ولي در رينولدز 1000 تاثير آن ناچيز است.

The flow under influence of magnetic field is experienced in cooling electronic devices and voltage transformers, nuclear reactors, biochemistry and in physical phenomenon like geology. In this study, the effects of magnetic field on the flow field, heat transfer and entropy generation of Cu-water nanofluid mixed convection in a trapezoidal enclosure have been investigated. The top lid is cold and moving toward right or left, the bottom wall is hot and theside walls areinsulated and their angle from the horizon is 45?. Simulations have been carried out for constant Grashof number of 104, Reynolds numbers of 30, 100, 300 and 1000(Richardson from 11.11 to 0.01), Hartmann numbers of 25, 50, 75 and 100 and nanoparticles volume fractions of zero up to 0.04. The finite volume method and SIMPLER algorithm have been utilized to solve the governing equations numerically. The results showed that with imposing the magnetic field and enhancing it, the nanofluid convection and the strength of flow decrease and the flow tends toward natural convection and finally toward pure conduction. For this reason, for all of the considered Reynolds numbers and volume fractions, by increasing the Hartmann number the average Nusselt number decreases. Furthermore, for any case with constant Reynolds and Hartmann numbers by increasing the volume fraction of nanoparticles the maximum stream function decreases. For all of the studied cases, entropy generation due to friction is negligible and the total entropy generation is mainly due to irreversibility associated with heat transfer and variation of the total entropy generation with Hartmann number is similar to that of the average Nusselt number. With change in lid movement directionat Reynolds number of 30 the average Nusselt number and total entropy generation are changed, but at Reynolds number of 1000 it hasa negligible effect.