شبیه سازی عددی اثرات گرمایش ژول در جریان دیناموهیدرومغناطیسی (ام اچ دی) درون یک ریزمجرای تخت

در این پژوهش اثر تغییرات همزمان و مستقل طول های دو میدان الکتریکی و مغناطیسی بر گرمایش ژول و رفتار دینامیکی یک جریان دیناموهیدرومغناطیسی (ام اچ دی) به طور عددی شبیه سازی شده است. هندسه جریان ام اچ دی یک ریزمجرای دو بعدی بین دو صفجه موازی است و جریان مورد نظر تراکم ناپذیر، پایدار و آرام فرض شده است. نتایج مورد نظر در دو بخش ارائه شده اند، در بخش نخست خواص سیال از جمله هدایت الکتریکی و لزجت دینامیکی ثابت فرض شده است درحالی که در بخش دوم این خواص سیال تابع دما در نظر گرفته شده است. معادلات حل شده، شامل معادلات حاکم بر میدان جریان سیال و میدان های الکترومغناطیس با لحاظ نواحی نفوذ جانبی طولی است که به روش عددی حجم محدود منفصل شده است. ارتباط بین میدان های سرعت و فشار از طریق الگوریتم سیمپل برقرار شده و ارزیابی توأم جملات پخش و جابجایی در محل وجوه از طریق طرح قاعده توانی انجام یافته است. در عین حال یک حل تحلیلی جامع شامل توزیع سرعت، فشار و دما برای یک حالت خاص ارائه گردیده است. نتایج نشان می دهد که اثر نواحی نفوذ جانبی طولی میدان الکتریکی به مراتب بیشتر از نظیرش میدان مغناطیسی است. از طرف دیگر، افزایش گرمایش ژول باعث زیاد شدن سرعت جریان در ریزمجرا می شود. بعلاوه نتایج عددی نشان می دهد که با تغییر طول همزمان میدان های الکتریکی و مغناطیسی و لحاظ تابعیت دمایی خواص سیال (آب دریا)، برای جریان در یک مجرا به مقطع مستطیلی 1000 میلی متر مربع، شدت شار مغناطیسی 025/0 تسلا و قدرت میدان الکتریکی 20 ولت بر میلی متر، دبی عبوری به 250 میلی لیتر بر ثانیه و دمای میانگین کاسه ای از 25 درجه سانتی گراد ورودی به 40 درجه سانتی-گراد در خروج از مجرا می رسد. این در حالی است که با ثابت بودن خواص، حداکثر دبی و دمای میانگین به ترتیب 70 میلی لیتر بر ثانیه و 60 درجه سانتی گراد می باشد.