مطالعه عددی میدان جریان در یک میکروپمپ مگنتوهیدرودینامیک ac

چکیده در این تحقیق جریان توسعه یافته آرام سیال هادی جریان الکتریسیته در یک میکروپمپ مغناطیسی در حالت گذرا بصورت عددی مطالعه شده است. در ابتدا هیدرودینامیک مغناطیسی معرفی شده و سپس اثر نیروی لورنتز نوسانی در میکروپمپ مگنتوهیدرودینامیک بررسی شده است. سپس معادلات مربوط به سرعت و دما در جریان آرام توسعه یافته گذرا در حضور میدان الکتریکی و مغناطیسی اعمالی به همراه شرایط مرزی مناسب برای هندسه مورد نظر ارائه شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش عددی حجم محدود و روش ضمنی منفصل و با استفاده از روش تکرار گوس- سایدل حل شده اند. برای حل معادلات منفصل شده یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن تهیه شده است و با استفاده از آن اثر تغییر پارامترهای مختلف مانند نسبت تناظر، عدد هارتمن، عدد پرانتل و عدد اکرت بر میدان سرعت و دما در حالت گذرا مطالعه شده است. تاثیر تغییر عدد استانتون و زاویه فاز نیز مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین به مقایسه حالتی که میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی اعمالی از نوع جریان متناوب باشند با حالت جریان مستقیم پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که کنترل جریان و دما با کنترل اختلاف پتانسیل، شار مغناطیسی و همچنین با انتخاب مناسب هادی الکتریکی قابل دستیابی است. مشاهده شده است که در فرکانس های بالا دبی حجمی ضربان دار کوچک بوده که منجر به ایجاد یک جریان پیوسته به جای جریان نوسانی می شوند و اندازه و جهت جریان با تغییر فاز بین میدان های مغناطیسی و الکتریکی کنترل می گردند. بطور کلی با ثابت نگهداشتن اعداد هارتمن، پرانتل، استانتون و اکرت و با زیاد کردن نسبت ابعاد دما و سرعت نیز زیاد می شوند. این مسئله به آن معناست که با کنترل عرض محفظه می توان کنترل مناسبی را بر روی سرعت و دما انجام داد. با کاهش نسبت ابعاد، دامنه تغییرات سرعت بر حسب زاویه فاز کاهش می یابد. بنابراین با کاهش نسبت ابعاد میدان متناوب به سمت مستقیم شدن تمایل دارد که این نکته به طور حتم بر روی میدان سرعت و دما اثرگذار خواهد بود.