آمار

تعداد نشریات36
تعداد شماره‌ها1,215
تعداد مقالات8,803
تعداد مشاهده مقاله7,395,486
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,334,014
نعمتی, محمد, سفید, محمد. (1400). استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه در شبیه‌سازی جابجایی طبیعی سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با میدان مغناطیسی. پدافند الکترونیکی و سایبری, 10(1), 17-35.
محمد نعمتی; محمد سفید. "استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه در شبیه‌سازی جابجایی طبیعی سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با میدان مغناطیسی". پدافند الکترونیکی و سایبری, 10, 1, 1400, 17-35.
نعمتی, محمد, سفید, محمد. (1400). 'استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه در شبیه‌سازی جابجایی طبیعی سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با میدان مغناطیسی', پدافند الکترونیکی و سایبری, 10(1), pp. 17-35.
نعمتی, محمد, سفید, محمد. استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه در شبیه‌سازی جابجایی طبیعی سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با میدان مغناطیسی. پدافند الکترونیکی و سایبری, 1400; 10(1): 17-35.

استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه در شبیه‌سازی جابجایی طبیعی سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با میدان مغناطیسی

مکانیک سیالات و آیرودینامیک
مقاله 2، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 27، خرداد 1400، صفحه 17-35    اصل مقاله (2.19 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
محمد نعمتی1؛ محمد سفید* 2
1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد
2دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه یزد
تاریخ دریافت: 30 خرداد 1399،  تاریخ بازنگری: 12 تیر 1400،  تاریخ پذیرش: 14 مهر 1400 
چکیده
هدف از مطالعه پیش رو، بررسی اثر جهت اعمال میدان مغناطیسی به دو صورت یکنواخت و غیریکنواخت بر انتقال حرارت سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با مدل توانی با استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه است. شبیه­سازی با نوشتن کد رایانه­ای به زبان فرترن صورت پذیرفته است. جابجایی طبیعی درون محفظه­ای دو بعدی حاوی مانع لوزی شکل ایجاد می­شود که این مانع در سه حالت دمایی مختلف بررسی می­شود. دیواره سرد محفظه در سه شکل صاف، منحنی و مورب ارزیابی می­شود. نتایج نشان می­دهد، افزایش عدد رایلی و کاهش شاخص توانی و عدد هارتمن سبب افزایش قدرت جریان و میزان انتقال حرارت می­شود. طراحی دیواره به‌ صورت صاف به‌طور میانگین در حدود 70 درصد قدرت جریان و ۳۰ درصد انتقال حرارت را افزایش می­دهد. قرارگیری مانع در دمای ثابت سرد به‌طور متوسط سبب افزایش ۲۰ درصدی عدد ناسلت متوسط می­شود. اثر میدان مغناطیسی برای دیواره صاف بیشترین و برای دیواره مورب کمترین است و این اثر با افزایش شاخص توانی کاهش می­یابد. در حالت کلی، غیریکنواخت اعمال کردن میدان مغناطیسی در حدود 10 درصد عدد ناسلت متوسط را افزایش می­دهد و منجر به افزایش قدرت جریان می­شود. نتایج نشان می­دهد تأثیر شکل دیواره و نوع اعمال میدان مغناطیسی برای سیال ضخیم­شونده، ناچیز است. کاهش بیشتر قدرت جریان و عدد ناسلت متوسط با اعمال میدان مغناطیسی به‌صورت افقی مشاهده می­شود.
کلیدواژه‌ها
جابجایی طبیعی؛ میدان مغناطیسی غیر یکنواخت؛ روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه؛ شکل مختلف دیواره؛ سیال با مدل توانی؛ شرط دمایی مختلف مانع
عنوان مقاله [English]
The Application of Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Method to Simulate the Newtonian and Non-Newtonian MHD Natural Convection in Cavity with Lozenge Barrier
نویسندگان [English]
mohammad nemati1؛ mohammad sefid2
1Department of Mechanical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
2departmen of mechanical engineering
چکیده [English]
The purpose of this work is to investigate the effect of magnetic field direction on heat transfer of Newtonian and non-Newtonian fluids in both uniform and non-uniform forms, with the power-law model by using the multiple relaxation time lattice Boltzmann method (MRT-LBM) with written computer code by Fortran language. The natural convection is created in the two-dimensional cavity with lozenge barrier and is examined in three different temperature boundary conditions. The cold wall of the cavity is investigated in three modes: smooth, curved and diagonal. The results show that increasing the Rayleigh number and decreasing the power-law index and the Hatmann number increase the strength of fluid flow and heat transfer. The smooth design of the wall increases the average Nusselt number by about 30%. Placing the barrier at a constant cold temperature increases the average Nusselt number by 20% on average. The effect of the magnetic field is highest for the smooth wall and lowest for the diagonal wall and this effect decreases with increasing the power-law index. In general, an applied non-uniform magnetic field increases the average Nusselt number by about 10% and increases the flow strength. The effect of wall shape and type of magnetic field applied on shear thickening fluid is negligible. Further reduction of flow strength and average Nusselt number is observed by applying a magnetic field horizontally.
کلیدواژه‌ها [English]
Natural Convection, Non Uniform Magnetic Field, Power-law Fluids, Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Method, Different Wall Shape, Various Thermal Boundary of Barrier
مراجع
  1. Benos, L. T. and Sarris, I. E. "The Interfacial Nano-Layer Role on Magnetohydrodynamic Natural Convection of an Al2O3-water Nanofluid", Heat Transf. Eng., Vol. 42, No. 2, pp. 89-105, 2021.##
  2. Anwar, T., Kumam, P., and Watthayu, W. "Unsteady MHD Natural Convection Flow of Casson Fluid Incorporating Thermal Radiative Flux and Heat Injection/Suction Mechanism Under Variable Wall Conditions", Sci. Rep., Vol. 11, No. 1, pp. 1-5, 2021.##
  3. Nemati, M. and Rahmati, A. R. "Application of Lattice Boltzmann Method for Simulation of Natural Convection Nanofluid Flow Inside a Parallelogram Shaped Cavity with Two Triangular Obstacles in the Presence of Magnetic Field", Iranian J. Mech. Eng Trans ISME, Vol. 21, No. 2, pp. 92-113, 2019. (In Persian)##
  4. Alinejad, J. and abolfazliesfehani, J. "Lattice Boltzmann Simulation and Taguchi Optimization of Magnetic Field Effects on Nanofluid Natural Convection in a Semicircular Enclosure", Fluid Mech. J., Vol. 6, No. 2, pp. 45-59, 2017.  (In Persian)##
  5. Rahman, A., Nag, P., Molla, M. M., and Hassan, S. "Magnetic Field Effects on Natural Convection and Entropy Generation of Non-Newtonian Fluids Using Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann Method", Int. J. Mod. Phys. C., Vol. 17, pp. 78-91, 2020.##
  6. Nemati, M., Sefid, M., and Mohamadzade, H. "The Effect of Wall Shape and Aspect Ratio on Heat Transfer Non-Newtonian Power Law Fluid in the Presence of Magnetic Field", Iranian J. Mech. Eng. Tran.s ISME, 22, No. 4, pp. 116-130, 2021. (In Persian)##
  7. Tasmin, M., Nag, P., Hoque, Z. T., and Molla, M. M. "Non-Newtonian Effect on Heat Transfer and Entropy Generation of Natural Convection Nanofluid Flow Inside A Vertical Wavy Porous Cavity", SN. App. Sci., Vol. 3, No. 3, pp. 1-29, 2021.##
  8. Afrouzi, H. H., Ahmadian, M., Hosseini, M., Arasteh, H., Toghraie, D., and Rostami, S. "Simulation of Blood Flow in Arteries with Aneurysm: Lattice Boltzmann Approach (LBM)", Comput. Methods Programs Biomed, Vol. 187, p. 105312, 2020.##
  9. keyhanpor, M. and Ghasemi, M. "Numerical Analysis of Heat and Mass Transfer of Magnetic Nanoparticles in a Non-Newtonian Blood Flow, under Influence of Magnetic Field", Fluid Mech Aero J, Vol. 7, No. 2, pp. 19-31, 2019. (In Persian)##
  10. Foong, L. K., Shirani, N., Toghraie, D., Zarringhalam, M., and Afrand, M. "Numerical Simulation of Blood Flow Inside an Artery Under Applying Constant Heat Flux Using Newtonian and Non-Newtonian Approaches for Biomedical Engineering", Comput. Methods Programs Biomed, Vol. 190, pp. 105375, 2020.##
  11. Izadi, M. "Effects of Porous Material on Transient Natural Convection Heat Transfer of Nano-Fluids Inside a Triangular Chamber", Chin J Chem Eng, Vol. 28, No. 5, pp. 1203-1213, 2020.##
  12. Loenko, D. S. and Sheremet, M. A. "Numerical Modeling of The Natural Convection of a Non-Newtonian Fluid in a Closed Cavity", Comput. Res Model, Vol. 12, No. 1, pp. 59-72, 2020.##
  13. Lukose, L., Biswal, P., and Basak, T. "Analysis of Flow And Thermal Maps During Natural Convection within Porous Triangular Configurations Subjected to Linear Heating at Inclined Walls", Numer Heat Transf; A: Appl, Vol. 78, No. 9, pp. 479-503, 2020.##
  14. Rahimi, A., Kasaeipoor, A., Amiri, A., Doranehgard, M. H., Malekshah, E. H. and Kolsi, L. "Lattice Boltzmann Method Based on Dual-MRT Model for Three-Dimensional Natural Convection and Entropy Generation in Cuo–Water Nanofluid Filled Cuboid Enclosure Included with Discrete Active Walls", Comput Math Appl, Vol. 75, No. 5, pp. 1795-1813, 2018.##
  15. Zhang, R., Aghakhani, S., Pordanjani, A. H., Vahedi, S. M., Shahsavar, A., and Afrand, M. "Investigation of the Entropy Generation During Natural Convection of Newtonian and Non-Newtonian Fluids Inside the L-Shaped Cavity Subjected to Magnetic Field: Application of Lattice Boltzmann Method", Eur Phys J Plus, Vol. 135, No. 2, pp. 184-201, 2020.##
  16. Nemati, M., Mohamadzade, H., and Chamkha, A. J. "Optimal Wall Natural Convection for a Non-Newtonian Fluid with Heat Generation/Absorption and Magnetic Field in a Quarter-Oval Inclined Cavity", Scr., Vol. 96, No. 12, p. 125234, 2021.##
  17. Nemati, M. and Rahmati, A. R. "Investigation of Magnetic Field Effect on Nanofluid Mixed Convection inside Lid-Driven K-shaped Enclosure Using Lattice Boltzmann Method", J. Solid Fluid Mech., Vol. 8, pp. 211-126, 2018. (In persian)##
  18. Jahanbakhshi, A., Nadooshan, A. A., and Bayareh, M. "Magnetic Field Effects on Natural Convection Flow of a Non-Newtonian Fluid in an L-Shaped Enclosure", J. Therm. Anal Calorim, Vol. 133, No. 3, pp. 1407-1416, 2018.##
  19. Afsana, S., Molla, M. M., Nag, P., Saha, L. K., and Siddiqa, S. "MHD Natural Convection and Entropy Generation of non-Newtonian Ferrofluid in a Wavy Enclosure", Int. .J Mech. Sci., Vol. 198, p. 106350, 2021.##
  20. Ali, F. H., Hamzah, H. K., Egab, K., Arıcı, M. and Shahsavar, A. "Non-Newtonian Nanofluid Natural Convection in a U-Shaped Cavity Under Magnetic Field", Int. J. Mech. Sci., Vol. 186, p. 105887, 2020.##
  21. Aghakhani, S., Pordanjani, A. H., Karimipour, A., Abdollahi, A., and Afrand, M. "Numerical Investigation Of Heat Transfer in a Power-Law Non-Newtonian Fluid in a C-Shaped Cavity With Magnetic Field Effect Using Finite Difference Lattice Boltzmann Method", Comput. Fluids, Vol. 176, pp. 51-67, 2018.##
  22. Selimefendigil, F. and Öztop, H. F. "Natural Convection and Entropy Generation of Nanofluid Filled Cavity Having Different Shaped Obstacles Under the Influence of Magnetic Field and Internal Heat Generation", J. Taiwan Inst. Chem. Eng., Vol. 56, pp. 42-56, 2015.##
  23. Varol, Y., Oztop, H. F., and Yilmaz, T. "Two-Dimensional Natural Convection in a Porous Triangular Enclosure with a Square Body", Int Commun Heat Mass Transf, Vol. 34, No. 2, pp. 238-247,##
  24. Lee, J. R. "Numerical Simulation of Natural Convection in a Horizontal Enclosure: Part I. on The Effect of Adiabatic Obstacle in Middle", Int. J. Heat. and Mass. Transf., Vol. 124, pp. 220-232, 2018.##
  25. Gangawane, K. M. and Manikandan, B. "Laminar Natural Convection Characteristics in an Enclosure with Heated Hexagonal Block for Non-Newtonian Power Law Fluids", Chin. J. Chem. Eng., Vol. 25, No. 5, pp. 555-571, 2017.##
  26. Zhao, P. and Li, Z. "Spectroscopies of Rod-and Pear-Shaped Nuclei in Covariant Density Functional Theory", Int. J. Mod. Phys. E., Vol. 27, No. 10, pp. 183-201, 2018.##
  27. Nemati, M., Mohamadzade, H. and Sefid, M. "Investigation the Effect of Direction of Wall Movement on Mixed Convection in Porous Enclosure with Heat Absorption/Generation and Magnetic Field", Fluid Mech. Aero. J., Vol. 9, No. 1, pp. 99-115, 2020. (In Persian)##
  28. Bahiraei, M. and Hangi, M. "Natural Convection of Magnetic Nanofluid In A Cavity Under Non-Uniform Magnetic Field: a Novel Application", J. Supercond Nov. Magn., Vol. 27, No. 2, pp. 587-594, 2014.##
  29. Ouahas, M., Amahmid, A., Hasnaoui, M., Mansouri, A. E., and Dahani, Y. "Multi Relaxation Time Lattice Boltzmann Method Simulation of Natural Convection Combined with Surface Radiation in a Square Open Cavity from Three Discrete Heat Sources", Heat. Transf. Eng., Vol. 42, No. 8, pp. 706-722 , 2021.##
  30. Yang, X. and Wang, L. "Multiple-relaxation-Time Lattice Boltzmann Study of the Magnetic Field Effects on Natural Convection of Non-Newtonian Fluids", Int. J. Mod. Phys. C., Vol. 28, No. 11, pp. 175-197, 2017.##
  31. Trouette, B. "Lattice Boltzmann Simulations of a Time-Dependent Natural Convection Problem", Comput. Math Appl., Vol. 66, No. 8, pp. 1360-1371, 2013.##
  32. Yin, X. and Zhang, J. "An Improved Bounce-Back Scheme for Complex Boundary Conditions in Lattice Boltzmann Method", J. Comput. Phys., Vol. 231, No. 11, pp. 4295-4303, 2012.##
  33. Wang, Z., Wei, Y., and Qian, Y. "A Bounce Back-Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Model for Curved Boundary", App. Math. Model, Vol. 81, pp. 428-440, 2020.##
  34. Nemati, M., Jahangiri, R., and Khalilian, M. "Analysis of Heat Transfer in the Cavity with Different Shapes Filled Nanofluid in the Presence of Magnetic Field with Heat Generation/Absorption Using LBM", J. Mech. Eng. Vibration, Vol. 10, No. 4, pp. 51-62, 2020. (In Persian)##
  35. Turan, O., Sachdeva, A., Chakraborty, N., and Poole, R. J. "Laminar Natural Convection of Power-Law Fluids in a Square Enclosure with Differentially Heated Side Walls Subjected to Constant Temperatures", J. Non-Newtonian Fluid Mech., Vol. 166, pp. 1049-1063, 2011.##
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,726
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 799