Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Mohsen Saghafian
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Abolfazl Moradmand
ابوالفضل مرادمند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Numerical Study of Continuum Electroosmotic Flow under External Transverse Electric and Magnetic Fields in Three-Dimensional Rectangular Microchannel with Various Aspect Ratio
: In the present thesis, the flow through three - dimensional micro channel under an axial electric field and Transverse magnetic and electric fields with axial pressure gradient has studied numerically. Governing equations were solved steadily with respect to the non-slip and Constant Heat flux condition on channel wall and fixed physical properties by using discrete finite volume method and a numerical code. Also, the Poisson- Boltzmann equation was used with regard to the Debye-Huckel approximation for modeling the distribution of electrical potential in the vicinity of the wall. The results show that, if there is an axial electric field, the application of the lateral magnetic field will reduce the flow rate . However, if there is transverse and axial electric field, the gradual increase of the lateral magnetic field to a certain value, will increase the flow velocity through the duct, but afterwards, the increase in the magnetic field will reduce the flow rate. The Hartmann number, such as this magnetic field, is called the critical Hartmann number. Therefore, in the presence of axial and transverse electric field and lateral magnetic fields, the maximum flow through the duct occurs for a critical Hartman number. Also, by increasing the pressure gradient within the microchannel with a square cross section duct, the critical Hartman number decreases and By increasing the Transverse electric field, the sensitivity of the critical Hartman number to the gradient of pressure is reduced and its value ultimately leads to a specific number (about 4.5) In addition, the results of the present study showed that the aspect ratio of microchannels is effective on the critical Hartman number, so that , the decrease in the microchannel aspect ratio in a certain lateral electric field increases the critical Hartman number . Also in an lateral electric field for Ha Ha_cr with an increase in Ha ,the value of the poiseuille number and Nusselt number will reduce. Furthermore Ha Ha_cr the value of the poiseuille number and Nusselt number will increase with increasing Hartmann number. Keywords:Electro-osmoticFlow,Poisson-Boltzmann Equation ,MHD Flow , Critical Hartmann Number , Aspect Ratio
: در کار حاضر جریان عبوری از میکروکانال سه‌بعدی تحت یک میدان الکتریکی محوری و میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی عرضی و با گرادیان فشارمحوری، به‌صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. معادلات حاکم بر جریان به‌صورت پایا و با در نظر گرفتن شرط عدم لغزش و شار حرارتی ثابت بر روی دیواره‌های کانال و خواص فیزیکی ثابت؛ با استفاده از روش حجم محدود گسسته سازی شده‌ و به کمک یک کد عددی مورد حل قرار گرفتند. همچنین از معادله‌ی پواسون-بولتزمن با در نظر گرفتن تقریب دبای-هاکل برای مدل‌سازی توزیع پتانسیل الکتریکی در مجاورت دیواره استفاده شد. نتایج نشان دادند که در صورت وجود میدان الکتریکی محوری، اعمال میدان مغناطیسی جانبی باعث کاهش سرعت جریان می‌شود. اما درصورتی‌که میدان الکتریکی عرضی و محوری باهم وجود داشته باشند؛ افزایش تدریجی میدان مغناطیسی جانبی تا یک مقدار مشخص باعث افزایش سرعت جریان عبوری از مجرا می‌شود اما بعدازآن مقدار، افزایش میدان مغناطیسی باعث کاهش سرعت جریان می‌شود. عدد هارتمن نظیر این میدان مغناطیسی را عدد هارتمن بحرانی می‌نامند. بنابراین در حضور میدان‌های الکتریکی عرضی و محوری و میدان مغناطیسی جانبی، بیشترین دبی عبوری از مجرا به ازای عدد هارتمن بحرانی اتفاق می‌افتد. همچنین با افزایش گرادیان فشار درون میکروکانال با مقطع مربعی، مقدار عدد هارتمن بحرانی کاهش می‌یابد و با افزایش میدان الکتریکی عرضی حساسیت عدد هارتمن بحرانی به گرادیان فشار کم شده و مقدار آن درنهایت به عدد خاص (حدود 4.5 ) میل می‌کند. علاوه بر این نتایج پژوهش پیش رو نشان داد که نسبت منظری سطح مقطع میکروکانال بر روی عدد هارتمن بحرانی مؤثر است، بدین ترتیب که کاهش نسبت منظری مقطع میکروکانال در یک میدان الکتریکی جانبی معین، باعث افزایش عدد هارتمن بحرانی می‌گردد. همچنین در یک میدان‌ الکتریکی عرضی با افزایش تدریجی عدد هارتمن تا مقدار بحرانی آن، مقدار عدد پوازوی و عدد ناسلت کاهش‌یافته و با عبور از Ha_cr ، افزایش عدد هارتمن منجر به افزایش مقدار عدد ناسلت و پوازوی می‌شود. لغات کلیدی:جریان الکترواسموتیک، معادله پواسون-بولتزمن، جریان MHD ، عدد هارتمن بحرانی ، نسبت منظری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی