پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 657 |
| تعداد مقالات | 9,639 |
| تعداد مشاهده مقاله | 68,644,221 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 48,116,207 |
Enhancing Convective Heat Transfer in Porous Microchannels Using Magnetic Nanofluids and External Magnetic Fields | ||
| Journal of Heat and Mass Transfer Research | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 13 مهر 1404 | ||
| نوع مقاله: Full Length Research Article | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jhmtr.2025.38174.1773 | ||
| نویسنده | ||
| kafel azeez* | ||
| alanbar- ramidi alanbar university-renewable energy rescher center | ||
| تاریخ دریافت: 09 تیر 1404، تاریخ بازنگری: 01 شهریور 1404، تاریخ پذیرش: 13 مهر 1404 | ||
| چکیده | ||
| The effective dissipation of thermal energy remains a persistent and critical issue in modern engineering systems, particularly those characterized by miniaturization or geometric complexity. Motivated by limitations inherent in conventional cooling paradigms, this study explores the increase of convective heat transfer in porous microchannels, enhanced by applying magnetic fields. A detailed two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulation was undertaken, Analyzing the flow behavior of a Fe₃O₄-water nanofluid in a microchannel featuring a porous structure. The study systematically evaluated the thermal and hydrodynamic performance under varying magnetic field intensities (spanning 800 to 1400 Gauss) and utilizing distinct magnet array configurations (two magnets versus four magnets). Findings reveal that the imposition of magnetic fields yields a statistically significant enhancement in heat transfer efficacy, particularly within intermediate flow regimes. At a Reynolds number approximating 600, the four-magnet configuration, subjected to a 1400 Gauss field, manifested a maximum Nusselt number increment of 58.4%, indicative of substantial improvement in thermal dissipation capabilities. However, as the flow transitions towards an inertia-dominated regime at elevated Reynolds numbers (≈1800), the effect of the magnetic field diminishes correspondingly, with the (PEC) asymptotically approaching unity. Furthermore, pressure drop penalties engendered by magnetohydrodynamic forces are observed to be most pronounced at lower flow rates, while a gradual decline as the Reynolds number is increased. These observations provide a valuable empirical and theoretical foundation for the design of high-performance microchannel thermal management systems predicated on the synergistic exploitation of magnetohydrodynamic principles and the thermophysical properties of ferrofluids. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| Ferrohydrodynamics (FHD)؛ Fe₃O₄–water nanofluid؛ Porous microchannel؛ Magnetic field؛ Convective heat transfer enhancement | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| افزایش انتقال حرارت جابجایی در میکروکانال‌های متخلخل با استفاده از نانوسیال‌های مغناطیسی و میدان‌های مغناطیسی خارجی | ||
| چکیده [English] | ||
| اتلاف مؤثر انرژی حرارتی همچنان یک مسئله‌ی پایدار و حیاتی در سیستم‌های مهندسی مدرن، به‌ویژه سیستم‌هایی که با کوچک‌سازی یا پیچیدگی هندسی مشخص می‌شوند، است. با توجه به محدودیت‌های ذاتی الگوهای خنک‌سازی مرسوم، این مطالعه به بررسی افزایش انتقال حرارت همرفتی در میکروکانال‌های متخلخل می‌پردازد که با اعمال میدان‌های مغناطیسی افزایش می‌یابد. یک شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دوبعدی دقیق انجام شد که رفتار جریان یک نانوسیال Fe₃O₄-آب را در یک میکروکانال با ساختار متخلخل تجزیه و تحلیل می‌کند. این مطالعه به طور سیستماتیک عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی را تحت شدت‌های مختلف میدان مغناطیسی (از ۸۰۰ تا ۱۴۰۰ گاوس) و با استفاده از پیکربندی‌های آرایه مغناطیسی متمایز (دو آهنربا در مقابل چهار آهنربا) ارزیابی کرد. یافته‌ها نشان می‌دهد که اعمال میدان‌های مغناطیسی، به‌ویژه در رژیم‌های جریان میانی، افزایش آماری معنی‌داری در راندمان انتقال حرارت ایجاد می‌کند. در عدد رینولدز تقریبی ۶۰۰، پیکربندی چهار آهنربایی، که تحت میدان ۱۴۰۰ گاوسی قرار گرفته بود، حداکثر افزایش عدد ناسلت ۵۸.۴٪ را نشان داد که نشان‌دهنده بهبود قابل توجه در قابلیت‌های اتلاف حرارتی است. با این حال، با انتقال جریان به سمت رژیم غالب اینرسی در اعداد رینولدز بالا (≈۱۸۰۰)، اثر میدان مغناطیسی به طور متناظر کاهش می‌یابد و (PEC) به طور مجانبی به واحد نزدیک می‌شود. علاوه بر این، مشاهده می‌شود که افت فشار ناشی از نیروهای مگنتوهیدرودینامیک در نرخ‌های جریان پایین‌تر بیشترین میزان را دارد، در حالی که با افزایش عدد رینولدز، کاهش تدریجی مشاهده می‌شود. این مشاهدات، پایه تجربی و نظری ارزشمندی را برای طراحی سیستم‌های مدیریت حرارتی میکروکانال با عملکرد بالا که مبتنی بر بهره‌برداری هم افزایی از اصول مگنتوهیدرودینامیک و خواص ترموفیزیکی فروسیال‌ها هستند، فراهم می‌کند. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 5 |
||