دانلود مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی

word قابل ویرایش
10 صفحه
21700 تومان

برخی ازمراجع:
[1] P. A. Davidson, "An Introduction to Magnetohydrodynamics", Cambridge University Press, 2001.

[2] N.S. Winowich, W.F. Hughes, J.I. Ramos, "Numerical simulation of electromagnetic pump flow" Numer. Methods Laminar Turbulent Flow, Vol. 5(2), pp. 1228-1240, 1987.
[3] J.Jang and S.S.Lee, "Theoretical and experimental study of MHD (Magnetohydrodynamic) micropump", Sensors and Actuators, Vol. 80, pp. 84-89, 2000.

[4] H.Duwairi, M. Abdollah, "Thermal and flow analysis of a magneto-hydrodynamic micropump" Microsyst Technol, Vol.13, pp. 33-39, 2007.

[5] P.Woias, "Micropumps-past, progress and future prospects", Sensors and Actuators B, Vol. 105, pp. 28-38, 2005.


١. مقدمه
علوم مغناطيس و مکانيک سيالات حد
(MHD) از سال ١٩٣٠ و يا ١٩٤٠ رشد کرده است [١]. شايد اين امر به اين علت اسـت کـه مهندسـان قـرن نـوزدهم علاقـه مندي کمي به سرمايه گذاري بر روي امکاناتي که MHD مي تواند فراهم کند، داشته اند . البته نام بـسيار مناسـب بـراي ايـن زمينه مطالعاتي مکانيک سيالات مغناطيسي ٤ است ، اما اسم اصلي که عموما استفاده مي شود هيـدروديناميک مغناطيـسي مـي باشد. هانس آلفوين ٥ (١٩٠٨-١٩٩٥) اولين کسي بود که اصطلاح MHD را بکار برد و به سبب کارهايش در اين زمينه جـايزه نوبل را برد. کار بر رو ي سيالات غير قابل تراکم در MHD، در سال هاي ١٩٣٦-١٩٣٧ توسـط هـارتمن ٦ و لازاروس بـصورت مطالعات تجربي و تئوري جريان MHD در کانال ها صورت گرفت . آزمايشات محدودي توسط برخي دانشمندان مانند فـارادي در قرن نوزدهم صورت گرفت . پيشرفت MHD در مهندسي کند بوده و تا ١٩٦٠ خيلي چشمگير نبوده است . هر چنـد برخـي کارهاي جديد توسط مهندس هارتمن مانند اختراع پمپ الکترومغناطيس در سال ١٩١٨ صورت گرفته است [١]. هارتمن را پدر هيدروديناميک مغناطيسي فلزات مايع ١ مي دانند و در واقع از جريان هارتمن براي توصيف جريان هاي داخل کانـال در حـضور ميدان مغناطيسي استفاده مي شود.
تکنولوژي MHD براي سه کاربرد زير مورد توجه قرار گرفت : [١]
١) راکتورهاي توليد سريع ٢ که از سديم مايع به عنوان خنک کننده هسته استفاده مي کنند. (براي خنک کاري نيـاز بـه پمپاژ سديم مايع مي باشد)
٢) کنترل گداخت ترموهسته اي٣ که نياز به پلاسماي داغ داشته که از اطراف سطوح ماده با نيروي مغناطيسي دور نگـه داشته مي شوند.
٣) توليد توان MHD
دو دهه بعد، ميدان مغناطيسي بطور معمول براي گرما، پمپ ، چرخاندن و شناورکردن فلـزات مـايع در صـنايع متـالورژي استفاده شدند. يکي ديگر از کازبردهـاي متفـاوت پمـپ MHD تفنـگ الکترومغناطيـسي اسـت کـه گـاهي بـه آن پرتـابگر الکترومغناطيسي ٤ يا تفنگ ريلي ٥ مي گويند[١]. وينوويچ و ديگران از روش اختلاف محدود و روش المان محدود بـا اسـکيم گلرکين براي آناليز جريان MHD در کانال استفاده کرده اند[٢]. جانگ و لي ميکروپمپ MHD با سيال عامل آب دريا را مورد بررسي قرار داده اند[٣]. اخيرا دوواري و عبداله جريان آرام کـاملا توسـعه يافتـه گـذرا و توزيـع دمـا را در يـک پمـپ MHD مورد بررسي قرار داده اند[٤]. با اين توضيحات مي توان گفت تفـاوت MHD و الکتروديناميـک مرسـوم در سـيال بودن هادي مي باشد. که اين امر سبب تقابل بين u و B شده که ارزيابي آن مشکل و ماهرانه است و همين امـر سـبب مـي شود که معادلات حرکت و انرژي در کنار معادلات الکتروديناميک بررسي گردند. اما تا کنـون مرجـع کـاملي جهـت بررسـي معادلات حاکم لازم براي جريان MHD درون کانال ارائه نشده است .
لذا در ادامه ابتدا معادلات حاکم و اعداد بي بعد مورد نيـاز در موضـوع هيـدروديناميک مغناطيـسي (MHD) را مطالعـه کرده، سپس در خصوص سينماتيک و ديناميک MHD بطور مختصر توضيح مي دهـيم . معـادلات لازم بـراي بررسـي جريـان MHD در کانال را بررسي نموده و در انتها حل جريان براي يک پمپ MHD در ميکروکانال آمده است .
٢. معادلات حاکم
الف ) معادلات حاکم الکتروديناميک
در اين بخش مواد هادي غير مغناطيس را مورد مطالعه قرار داده و براي سـادگي فـرض مـي شـود کليـه خـواص ماننـد رسانايي الکتريکي σ بصورت يکنواخت هستند و ماده غير قابل تراکم است . موضوعات مورد مطالعه ما نيروي لرنتز، قـانون اهـم ، قانون آمپر و قانون فارادي مي باشد.
قوانين مذکور بصورت معادلات ماکسول براي موادي که مغناطيس و دي الکتريک نيستند، بيان مي شوند و بـه بررسـي روابـط پارامترهاي الکتريکي و مغناطيسي به شرح زير، مي پردازد.
- ميدان الکتريکي E که بصورت مجموع ميـدان الکترواسـتاتيک Es و ميـدان الکتريکـي القـا شـده بوسـيله تغييـرات ميـدان مغناطيسي Ei ميباشد. ميدان مغناطيسي B ، نيروي لرنتز F ، چگالي جريان j، چگالي شارژ ρe، شارژ q، قابليـت نفـوذ فـضاي خالي ε٠ ، ويسکوزيته μ ، سرعت هادي u و زمان t را در نظر ميگيريم .

اگر بخواهيم معادلات مذکور را بصورت قابل استفاده در MHD درآوريم ، خواهيم داشت :

با ترکيب قوانين اهم و آمپر و معادله فارادي مي توان به يک رابطه بين ميدان مغناطيسي B و سرعت u رسيد.

اين معادله را گاهي معادله القا نيز مي نامند. ضريب λ را پخش مغناطيسي ١ ناميده و واحد آن (s.m٢) مي باشد.
ب) معادلات حاکم مکانيک سيالات
دو معادله پيوستگي و مومنتوم که براي توصيف جريان سيال بکار مي روند در حالت کلي براي جريان MHD بصورت زير بيان
مي شوند:

همانطور که ملاحظه مي شود نيروي لرنتز که ناشي از ميدان هاي مغناطيسي و الکتريکي است بصورت ترم BJ در حالـت کلي در معادلات نوير استوکس ظاهر مي شود.
از آنجاييکه معمولا تعريف اعداد بي بعد در مطالعه و بررسي معادلات حاکم در شرايط مختلف و تاثير نيروها و پارامترهـا کمـک مي کند، لذا در زير تعريف اعداد بي بعد مورد استفاده در مسايل MHD آمده است .
لازم به توضيح است که اعداد Re،N و Ha همگي به نيروهاي موثر در MHD و نسبت آنها بستگي دارند، اما عـدد رينولدز مغناطيسي به فرورفت و پخش ميدان مغناطيسي وابسته است و در حقيقـت بررسـي ايـن پـارامتر مهـم تـر از بررسـي رسانايي الکتريکي به تنهايي مي باشد. اگر رينولدز مغناطيسي بزرگ باشد، پخش بسيار ضـعيف اسـت و اگـر ايـن عـدد خيلـي کوچکتر از يک باشد اثر سرعت بر ميدان مغناطيسي بسيار کاهش مي يابد.

٣. سينماتيک و ديناميک MHD
همانطور که در بخش هاي قبلي ذکر گرديد براي جريان هايي که عدد رينولدز مغناطيسي آنها خيلـي کـوچکتر از يـک باشد، مي توان از تاثير سرعت بر ميدان مغناطيسي صرف نظر نمود. اگر بخواهيم تاثير سرعت بـر ميـدان مغناطيـسي را بـدون نگراني در خصوص علت و مرجع ميدان سرعت و يا عکس العمل برگشتي نيروي لرنتز بر ميدان سرعت مطالعه کنيم ، فرض مي شود سرعت تعيين شده و بر روي تقابل بين سرعت و ميدان مغناطيسي با لحاظ کردن معادلات ماکسول تمرکز مي شـود. کـه اصطلاحا به اين مطالعات سينماتيک MHD مي گويند. و هدف بدست آوردن ميـدان مغناطيـسي بـا اسـتفاده از معادلـه القـا (معادله ١٠) مي باشد. براي حل اين معادله از هم ارز بودن مسايل ميدان دما و ميدان مغناطيسي و بـراي پـيش بينـي کـردن رفتار سيال از قانون اول هلمهولتز و فرضيه کلوين استفاده مي شود. قانون اول هلمهولتز بيان مي کند که جزئي از سيال که بـر روي خطوط ميدان قرار گرفته در هر شرايط اوليه اي براي هميشه در همان حالت بر روي خطوط ميدان باقي مـي مانـد. و بـر اساس تئوري کلوين شار مغناطيسي عبوري از هر حلقه که با سيال جابه جا مي شود ثابت است [١].

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 21700 تومان در 10 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

مقاله بررسی انتقال حرارت جابجایی در میکروکانال ها با استفاده از نانو سیال

word قابل ویرایش
13 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بررسي انتقال حرارت جابجايي در ميکروکانال ها با استفاده از نانو سيال چکيده : افزايش شگرف انتقال حرارت در ميکروکانال ها باعث شده که از آنها به عنوان وسايل دفع گرما در تجهيزات ميکرو الکترونيک استفاده شود. انتقال حرارت زياد، اندازه کوچک ، نياز به مقدار کم سيال خنک کننده از ويژگي ميکروکانال ها ست . انتقال حرارت د ...

مقاله بررسی تجربی و شبیه سازی عددی نیروی پسا سیال بر هیدروفویل نمونه مغروق در حوضچه کشش

word قابل ویرایش
17 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** بررسي تجربي و شبيه سازي عددي نيروي پسا سيال بر هيدروفويل نمونه مغروق در حوضچه کشش چکيده : هدف از تحقيق حاضر بررسي تجربي -عددي نيروي پسا وارده بر هيدروفويل نمونه مغروق در حوضچه کشش است . بدين منظور هيدروفويل در زواياي حملة مختلف و با سر ...

مقاله مطالعه عددی جریان سیال و انتقال حرارت در یک میکروکانال T - شکل به روش شبکه بولتزمن

word قابل ویرایش
12 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** مطالعه عددي جريان سيال و انتقال حرارت در يک ميکروکانال T-شکل به روش شبکه بولتزمن چکيده در اين تحقيق حرکت سيال واکنشي و انتقال حرارت در ميکروکانال T-شکل به صورت عددي با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسي شده است . علي رغم استفاده زياد از ...

مقاله بررسی آزمایشگاهی تاثیر بی کربنات سدیم بر کاهش آلودگی سیال حفاری با سیمان

word قابل ویرایش
7 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بررسی آزمایشگاهی تاثیر بی کربنات سدیم بر کاهش آلودگی سیال حفاری با سیمان چکیده آلودگی سیال حفاری با سیمان، سبب تغییرات نامطلوب در خصوصیات رئولوژی و کاهش کنترل هرزروی سیال حفاری می شود. استفاده از افزونه های شیمیایی به منظور رسوب یون های کلسیم موجود در سیال حفاری آلوده، از روش های رایج برای کاهش تاثیر سیمان ...

مقاله گزارشی از یک بررسی روی حملات نوین کانال جانبی الکترومغناطیسی

word قابل ویرایش
24 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** گزارشی از یک بررسی روی حملات نوین کانال جانبی الکترومغناطیسی چکیده - در این مقاله، یک مطالعه دقیق و گسترده از چارچوب تئوری حملات کانال جانبی الکترومغناطیسی و چگونگی انجام آن به عنوان روشی نوین در تحلیل حملات کانال جانبی و مسیرهای متفاوت ...

مقاله بررسی اثرتغییر زاویه میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت اجباری نانوسیال در یک کانال سینوسی شکل

word قابل ویرایش
14 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست *** بررسی اثرتغییر زاویه میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت اجباري نانوسیال در یک کانال سینوسی شکل چکیده در این مقاله انتقال حرارت جابجایی در یک کانال سینوسی شکل حاوي نانوسیال تحت میدان مغناطیسی بررسی شده است. میدان مغناطیسی در زوایاي مختلف بر کا ...

مقاله تاثیر روند اصلاحات بخش سلامت بر بهره وری و انگیزش نیروی انسانی

word قابل ویرایش
24 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
بسمه تعالی تاثیر روند اصلاحات بخش سلامت بر بهره وری و انگیزش نیروی انسانی خلاصه: فعالیتها و مشاغل مرتبط با بهداشت و درمان، از جمله فعالیتها و مشاغل سخت و مشکل می باشند. به همین جهت کیفیت خدمات تندرستی و اثر بخشی و عدالت در ارائه آنها با تمایل و انگیزش کارکنان این بخش ارتباط مستقیم و تنگاتنگی دارد. اگر چه ...

مقاله بررسی تاثیر پارامترهای موثر میکروپایل بر روی نشست خاک

word قابل ویرایش
15 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
خلاصه امروزه پیشرفت روزافزون مهندسی ژئوتکنیک در بهبود و اصلاح خواص فیزیکی و مقاومت برشی خاک، امکان ساخت سازه هایی با احجام و بار سرویس بالا و با صرف هزینه هایی به مراتب کمتر از اجرای شمعهای درجا را میسر نموده است .یکی از این روشها استفاده از میکرو پایلهای تزریقی می باشد که عمدتا جهت کنترل نشستهای نامتقارن، ا ...