بررسی عددی تولید آنتروپی یک نانو سیال هوشمند در میان دو صفحه تخت موازی در حضور میدان مغناطیسی

در این پایان نامه انتقال حرارت جابجابی اجباری فروسیال آب-مگنتیت با قطر نانوذرات مغناطیسی 10 نانومتر تحت تاثیر میدان مغناطیسی دوبعدی اعمال شده توسط یک دوقطبی خطی به فاصله 1 میلی متر زیر دیواره پایینی بین دو صفحه موازی پرداخته شده است. هدف، مطالعه اثر ابعاد هندسی، عدد رینولدز، جابجایی نقطه اثر میدان مغناطیسی و کسر حجمی نانوذرات مغناطیسی بر پارامترهای حرارتی، هیدرودینامیکی و همچنین تولید آنتروپی جریان فروسیال می باشد. معادلات حاکم به صورت عددی و با استفاده از روش حجم محدود که در آن ترم های جابجایی از طریق اختلاف بالادست مرتبه دوم گسسته سازی شده است، حل می گردند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در اثر اعمال میدان مغناطیسی، نیرویی موسوم به نیروی حجمی کلوین درون فروسیال ایجاد می شود که باعث شکل گیری نوع خاصی از انتقال حرارت موسوم به جابجایی ترمو مغناطیسی می گردد. با کاهش طول کانال و عدد رینولدز جریان، اندازه ضریب اصطکاک سطحی متوسط بر روی دیواره ها افزایش می یابد و اختلاف بین درصد افزایش عدد ناسلت متوسط و عدد تولید آنتروپی نسبت به حالت بدون میدان زیاد می شود. به طوری که در طول بی بعد 20 و عدد رینولدز 50 میزان افزایش عدد ناسلت متوسط 32/97 و عدد تولید آنتروپی 08/33 درصد می باشد. همچنین دمای توده سیال خروجی به اندازه 2/46 درصد نسبت به حالت بدون میدان کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که قرار گیری چشمه میدان مغناطیسی در موقعیت کمترین میزان ضریب اصطکاک سطحی متوسط بر روی دیواره و کمینه تولید آنتروپی را در پی دارد و عدد ناسلت متوسط نسبت به حالتی که چشمه میدان مغناطیسی در وسط صفحات قرار دارد به اندازه 9/4 درصد افزایش پیدا می کند. با افزایش کسر حجمی، نیروی حجمی کلوین به میزان قابل توجهی افزایش پیدا می کند و ضریب اصطکاک سطحی متوسط افزایش می یابد. همچنین عدد ناسلت متوسط نسبت به متوسط تولید آنتروپی با شیب بیشتری افزایش پیدا می کند به طوری که از کسر حجمی 1 تا 6 درصد عدد ناسلت متوسط به اندازه 60 درصد و عدد تولید آنتروپی تنها به میزان 16 درصد افزایش پیدا می کند. بنابراین افزایش کسر حجمی نانوذرات مغناطیسی عملکرد انتقال حرارتی را بهبود می بخشد و در مقایسه با تولید آنتروپی ایجاد شده، مطلوب است.