شبيه سازي روش شبكه بولتزمن و بهينه سازي تاگوچي اثر ميدان مغناطيسي روي همرفت طبيعي نانوسيال در محفظه اي نيم دايره اي

Lattice Boltzmann Simulation and Taguchi Optimization of Magnetic Field Effects on Nanofluid Natural Convection in a Semicircular Enclosure

در اين مقاله اثر ميدان مغناطيسي روي جريان همرفت طبيعي نانوسيال در يك محفظه نيم‌دايره‌اي با حضور منبع حرارتي شبيه سازي شده است. ابتدا انتقال حرارت همرفت طبيعي در يك محفظه ساده با يك ديوار گرم و يك ديوار سرد تحت تاثير ميدان مغناطيسيبه كمك روش شبكه بولتزمن شبيه سازي شده و نتايج به دست آمده با داده هاي معتبر قبلي مقايسه شده است. در ادامه، پارامتر هاي تاثيرگذار ديگري، از فاصله قبيل هندسه منبع حرارتي (2 < AR < 5/0)، زاويه ميدان مغناطيسي (? 90? < ? < 0) و درصد حجمي نانوسيال (%3 < ? < 0) بر چگونگي نرخ انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است. بدين منظور، نتايجي از قبيل خطوط جريان و همدما ارايه شده است. در نهايت، با استفاده از روش تاگوچي پارامترهاي تاثيرگذارو سطوح آنها شناسايي و با استفاده از آناليز نسبت سيگنال به اغتشاش، حالت بهينه (5/0AR=، CuO %3 ?= وo 0?= ) جهت دستيابي به بيشترين نرخ انتقال حرارت و كمترين توليد انتروپي پيش بيني و تاييد شده است.

This paper discusses the application of Taguchi method in assessing maximum heat transfer rate for a natural convection with magneto hydrodynamic flow in a semicircle enclosure, embedded with a heat source. The simulations were planned based on Taguchi method with each trial performed under different magnetic field, heat source aspect ratio, and particle volume fraction of nanofluid. Thermal lattice Boltzmann methods was used to simulate flow and thermal fields. Signal-to-noise ratio analysis was carried out in order to determine the effects of process parameters and optimal factor settings. Finally, confirmation tests verified that Taguchi method achieved optimization of heat transfer rate with sufficient accuracy.