توسعه روش شبكه بولتزمن و شبيه سازي جريان نانو سيال در محيط متخلخل تحت ميدان مغناطيسي

كارشناسي ارشد

در اين پروژه با استفاده از روش شبكه¬ي بولتزمان (LBM) به بررسي پديده¬هاي مختلف جابجايي آزاد نانوسيال در يك محفظه دوبعدي متخلخل با هدف بهبود انتقال حرارت پرداخته شده است. در اين راستا ابتدا به بررسي LBM و رويكرد آن به مسائل مكانيك سيالات و انتقال حرارت به عنوان يكي از روش-هاي ديناميك سيالات محاسباتي پرداخته شده است. اين روش كه داراي مزايايي در شبيه¬سازي جريان دو فاز و محيط متخلخل به دليل ديدگاه مزوسكوپيك، نسبت به ساير روش¬ها است، براي جريان دو فاز سيال-سيال و سيال-نانوذرات در قالب كد فرترن با قابليت پردازش موازي توسعه داده شده است. معادلات و نحوه¬ي شبيه¬سازي به كمك اين روش در مسائل مختلف به طور كامل شرح داده و بررسي شده است. بعد از آشنايي كامل با روش شبكه¬ي بولتزمان، كد محاسباتي براي شبيه¬سازي مسائل مختلف همچون جريان جابجايي طبيعي در محيط متخلخل يا در حضور ميدان مغناطيسي براي نانوسيال با غلظت¬ها و نيروهاي بين ذره¬اي مختلف در هندسه¬هاي گوناگون توسعه داده شد. هر يك از پديده¬ها در غالب يك مسئله¬ي كاربردي بيان و بررسي شده است كه در تمام اين تحقيقات استفاده از نانوسيال و تأثيرات آن بر روي انتقال حرارت و جريان نانوسيال به عنوان هدف اصلي مدنظر بوده است. به منظور بررسي بهتر، كد محاسباتي از نقطه نظر قانون اول و دوم ترموديناميك (توليد آنتروپي) نتايج را تحليل و بهترين شرايط جرياني و حرارتي در مسائل خاص حاصل شده است. ازجمله نتايج به دست آمده مي¬توان به مشاهده پديده ناپايداري مغناطيسي در بازه هارتمن 0 تا 20 در جريان جابجايي طبيعي در رايلي 104 اشاره كرد كه از اهميت بالايي برخوردار است. همچنين نانوسيال (آب-Cu) در اكثر تحقيقات اثر مثبت بر روي انتقال حرارت داشته ولي در مطالعه¬ي حاضر اثرات منفي آن در صورت استفاده از محيط متخلخل نشان داده شد. در بررسي¬هاي صورت گرفته ضريب انتقال حرارت محيط متخلخل در رايلي¬هاي مختلف اثرات متضادي در انتقال حرارت داشته و حتي در مواردي باعث تقويت سرعت جريان نسبت به حالت بدون محيط متخلخل شده است.

190215

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر شهرام درخشان

تبديل انرژي

دكتر مجيد سياوشي