پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 628 |
| تعداد مقالات | 9,179 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,526,944 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,061,654 |
شبیه‌سازی CFD اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت اجباری جریان فروسیال داخل لوله | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 20، شماره 69، تیر 1401، صفحه 155-166 اصل مقاله (1.36 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مکانیک | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2022.23297.2086 | ||
| نویسندگان | ||
| سامان محمدی1؛ ندا عظیمی* 2؛ محمد خزاعی3 | ||
| 1مهندسی شیمی، فنی مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران | ||
| 2دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرمانشاه، گروه مهندسی شیمی | ||
| 3دانشجو، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه | ||
| تاریخ دریافت: 20 اردیبهشت 1400، تاریخ بازنگری: 08 دی 1400، تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1400 | ||
| چکیده | ||
| امروزه یکی از روش‌های مناسب جهت بهبود انتقال حرارت، استفاده از فروسیالات تحت میدان مغناطیسی است. فروسیال، یک سوسپانسیون پایدار حاوی نانوذرات مغناطیسی و سیال پایه است که دارای ضریب هدایت حرارت بالاتری نسبت به سیال پایه می‌باشد. در این تحقیق، شبیه‌سازی CFD تأثیر میدان مغناطیسی ثابت بر میزان انتقال حرارت در جریان فروسیال آب- Fe3O4 در یک لوله‌ی مدور تحت شار حرارتی ثابت انجام شده است. شبیه‌سازی در دو قسمت، شامل عدم حضور میدان مغناطیسی و در حضور میدان مغناطیسی با اعمال شار حرارتی ثابت بر جداره‌ی لوله انجام شد. نتایج نشان داد که حضور نانوذرات مغناطیسی در آب در حالت عدم اعمال میدان مغناطیسی منجر به افزایش انتقال حرارت میان جداره‌ی لوله و سیال می‌شود. همچنین وجود نانوذرات در سیال پایه باعث افزایش عدد ناسلت در مقایسه با آب خالص می‌گردد. به‌علاوه، اعمال میدان مغناطیسی بر لوله به دلیل ایجاد جریان‌های عرضی در جریان، باعث افزایش خیلی بیشتر میزان انتقال حرارت به فروسیال شده است. در پایان، نتایج شبیه‌سازی CFD با نتایج آزمایشگاهی موجود در یک مرجع، مقایسه و تطابق خوبی مشاهده شده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| شبیه‌سازی؛ انتقال حرارت؛ CFD؛ میدان مغناطیسی؛ فروسیال | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| CFD simulation of the effect of magnetic field on convective heat transfer and ferrofluid flow inside a pipe | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Saman Mohammadi1؛ Neda Azimi2؛ Mohammad Khazaei3 | ||
| 1Department of Chemical Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran. | ||
| 2Chemical Engineering, Kermanshah Branch | ||
| 3Department of Chemical Engineering, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Today, one of the best methods to improve heat transfer is using ferrofluid under the effect of a magnetic field. Ferrofluid is a stable suspension containing magnetic nanoparticles and a base fluid that nanoparticles has a higher heat conductivity than the base fluid. In this study, CFD simulation of the effect of a constant magnetic field on the heat transfer rate in the water-Fe3O4 ferrofluid flow in a circular tube under constant heat flux was performed. The simulation was performed in two parts, including the absence of the magnetic field and in the presence of the magnetic field by applying a constant heat flux to the pipe wall. The results showed that the presence of magnetic nanoparticles in water in the absence of magnetic field leads to increasing heat transfer between the tube wall and the fluid. In addition, the presence of nanoparticles in the base fluid increases the Nusselt number compared to pure water. Moreover, applying magnetic field on the tube wall greatly increased the rate of heat transfer to the ferrofluid due to the creation of secondary flows. Finally, the CFD simulation results were compared to the experimental results in a reference and well agreement was seen. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Nanoparticles, Heat transfer, Ferrofluid, CFD, Magnetic Field Ferrofluid | ||
| مراجع | ||
|
]1[ سید سجاد جعفری و نوید فریدونی‌مهر، "بررسی تولید انتروپی در یک جریان لغزشی هیدرودینامیک مغناطیسی نانوسیال بر روی یک صفحه نفوذ پذیر گسترش یافته". نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 49، تابستان 1396، صفحه 53-39. ]2[ رضا گورکی و جسین بیکی، "بررسی CFD انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیالات در یک کانال حاوی ذرات کروی شکل"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 52، بهار 1397، صفحه 361-347. [3] Dinarvand M, Abolhasani M, Hormozi F, Bahrami Z, “Cooling capacity of magnetic nanofluid in presence of magnetic field based on first and second laws of thermodynamics analysis”, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2020, DOI: 10.1080/15567036.2021.1872746. [4] Dinarvand M, Abolhasani M, Hormozi F, Bahrami Z, “Effects of magnetic field gradient on heat transfer and irreversibility in a channel”, Chemical Engineering Communications, 2021, DOI: 10.1080/00986445.2021.1977927. [5] Azimi N, Rahimi M, Zangenehmehr P, "Numerical Study of Mixing and Mass Transfer in a Micromixer by Stimulation of Magnetic Nanoparticles in a Magnetic Field", Chemical Engineering & Technology, Vol. 44, No. 6, 2021, pp. 1084-1093. [6] Sun C, Lee JS, Zhang M, "Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery", Advanced drug delivery reviews, Vol. 60, No. 11, 2008, pp. 1252-65. [7] Jalilzadeh S, Azimi N, "CFD Modeling of Mixing Intensification in Micromixers Using Stimulation of Magnetic Nanoparticles under Magnetic Field", Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran, Vol. 38, No. 1, 2019, pp. 267-279. ]8[ محمد شریفی‌اصل، داود طغرایی و احمدرضا عظیمیان، "شبیه‌سازی عددی انتقال حرارت جابجایی در جریان مغشوش غیرنیوتنی نانوسیال در یک لوله افقی مدور"، نشریه مدل سازی در مهندسی، دوره 16، شماره 53، تابستان 1397، صفحه 10-10. [9] Farajollahi B, Etemad SG, Hojjat M, "Heat transfer of nanofluids in a shell and tube heat exchanger", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 53, No. 1-3, 2010, pp. 12-7. [10] Heris SZ, Esfahany MN, Etemad SG, "Experimental investigation of convective heat transfer of Al2O3/water nanofluid in circular tube", International journal of heat and fluid flow, Vol. 28, No.2, 2007, pp. 203-10. [11] Xuan Y, Li Q, Ye M, "Investigations of convective heat transfer in ferrofluid microflows using lattice-Boltzmann approach", International Journal of Thermal Sciences, Vol. 46, No. 2, 2007, pp. 105-11. [12] Lajvardi M, Moghimi-Rad J, Hadi I, Gavili A, Isfahani TD, Zabihi F, et al, "Experimental investigation for enhanced ferrofluid heat transfer under magnetic field effect", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 322, No. 21, 2010, pp. 3508-13. [13] Aminfar H, Mohammadpourfard M, Kahnamouei YN, "A 3D numerical simulation of mixed convection of a magnetic nanofluid in the presence of non-uniform magnetic field in a vertical tube using two phase mixture model", Journal of Magnetism and Magnetic Materials,Vol. 323, No. 15, 2011, pp. 1963-72. [14] Sheikholeslami M, Gorji-Bandpy M, "Free convection of ferrofluid in a cavity heated from below in the presence of an external magnetic field", Powder Technology, Vol.256, 2014, pp. 490-8. [15] Jafari A, Tynjälä T, Mousavi S, Sarkomaa P, editors, "CFD simulation of heat transfer in ferrofluids", Proceedings of European congress of chemical engineering (ECCE-6) Copenhagen, 2007, pp. 16-20. [16] Gedik E, Kurt H, Recebli Z, "CFD simulation of magnetohydrodynamic flow of a liquid-metal galinstan fluid in circular pipes", Fluid Dynamics and Materials Processing, Vol. 9, No. 1, 2013, pp. 23-33. ]17[ مجتبی حسین‌زاده، سعید زینالی هریس، ابراهیم حسینی‌پور و مهدی شنبدی، "بررسی اثر میدان مغناطیسی بر روی ضریب اصطکاک و انتقال حرارت جریان آرام در لوله مدور در حضور نانوسیال مغناطیسی آب- Fe2O3.". پنجمین کنفرانس بین المللی گرمایش، سرمایش، و تهویه مطبوع، تهران، ایران، 1393. [18] FLUENT 6.3.,"User's Manual to FLUENT 6.3." Centrera Resource Park,10 Cavendish Court, Lebanon,(2006) USA:Fluent Inc. [19] Dizaji AS, Mohammadpourfard M, Aminfar H, "A numerical simulation of the water vapor bubble rising in ferrofluid by volume of fluid model in the presence of a magnetic field", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 449, 2018, pp. 185-96. [20] Abareshi M, Goharshadi EK, Zebarjad SM, Fadafan HK, Youssefi A, "Fabrication, characterization and measurement of thermal conductivity of Fe3O4 nanofluids", Journal of Magnetism and Magnetic Materials,Vol. 322, No. 24, 2010, pp. 3895-901. [21] Ahmadabadi AR, Rahimi M, Azimi N, Alsairafi AA, “Natural convection heat transfer in an enclosure filled with Fe3O4 ferrofluid under static magnetic field (SMF): Experimental investigation and CFD modeling”, DOI: 10.1615/JEnhHeatTransf.2021040051. [22] Valitabar M, Rahimi M, Azimi N, “Experimental investigation on forced convection heat transfer of ferrofluid between two-parallel plates”, Heat and Mass Transfer, Vol. 56, 2020, pp. 53–64. [23] Karami E, Rahimi M, Azimi N, “Convective heat transfer enhancement in a pitted microchannel by stimulation of magnetic nanoparticles”, Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, Vol. 126, 2018, pp. 156–167. [24] Yarahmadi M, Goudarzi HM, Shafii M, "Experimental investigation into laminar forced convective heat transfer of ferrofluids under constant and oscillating magnetic field with different magnetic field arrangements and oscillation modes", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 68, 2015, pp. 601-11. [25] Ghasemian M, Ashrafi ZN, Goharkhah M, Ashjaee M, "Heat transfer characteristics of Fe3O4 ferrofluid flowing in a mini channel under constant and alternating magnetic fields" Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 381, 2015, pp. 158-67. [26] Ghofrani A, Dibaei M, Sima AH, Shafii M, "Experimental investigation on laminar forced convection heat transfer of ferrofluids under an alternating magnetic field", Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 49, 2013, pp. 193-200.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 564 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 274 |
||