دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی دارای ۱۳ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی :
برخی ازمراجع:
[۱] P. A. Davidson, “An Introduction to Magnetohydrodynamics”, Cambridge University Press, 2001.
[۲] 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.
[۳] J.Jang and S.S.Lee, “Theoretical and experimental study of MHD (Magnetohydrodynamic) micropump”, Sensors and Actuators, Vol. 80, pp. 84-89, 2000.
[۴] H.Duwairi, M. Abdollah, “Thermal and flow analysis of a magneto-hydrodynamic micropump” Microsyst Technol, Vol.13, pp. 33-39, 2007.
[۵] P.Woias, “Micropumps-past, progress and future prospects”, Sensors and Actuators B, Vol. 105, pp. 28-38, 2005.
۱. مقدمه
علوم مغناطیس و مکانیک سیالات حد
(MHD) از سال ۱۹۳۰ و یا ۱۹۴۰ رشد کرده است [۱]. شاید این امر به این علت اسـت کـه مهندسـان قـرن نـوزدهم علاقـه مندی کمی به سرمایه گذاری بر روی امکاناتی که MHD می تواند فراهم کند، داشته اند . البته نام بـسیار مناسـب بـرای ایـن زمینه مطالعاتی مکانیک سیالات مغناطیسی ۴ است ، اما اسم اصلی که عموما استفاده می شود هیـدرودینامیک مغناطیـسی مـی باشد. هانس آلفوین ۵ (۱۹۰۸-۱۹۹۵) اولین کسی بود که اصطلاح MHD را بکار برد و به سبب کارهایش در این زمینه جـایزه نوبل را برد. کار بر رو ی سیالات غیر قابل تراکم در MHD، در سال های ۱۹۳۶-۱۹۳۷ توسـط هـارتمن ۶ و لازاروس بـصورت مطالعات تجربی و تئوری جریان MHD در کانال ها صورت گرفت . آزمایشات محدودی توسط برخی دانشمندان مانند فـارادی در قرن نوزدهم صورت گرفت . پیشرفت MHD در مهندسی کند بوده و تا ۱۹۶۰ خیلی چشمگیر نبوده است . هر چنـد برخـی کارهای جدید توسط مهندس هارتمن مانند اختراع پمپ الکترومغناطیس در سال ۱۹۱۸ صورت گرفته است [۱]. هارتمن را پدر هیدرودینامیک مغناطیسی فلزات مایع ۱ می دانند و در واقع از جریان هارتمن برای توصیف جریان های داخل کانـال در حـضور میدان مغناطیسی استفاده می شود.
تکنولوژی MHD برای سه کاربرد زیر مورد توجه قرار گرفت : [۱]
۱) راکتورهای تولید سریع ۲ که از سدیم مایع به عنوان خنک کننده هسته استفاده می کنند. (برای خنک کاری نیـاز بـه پمپاژ سدیم مایع می باشد)
۲) کنترل گداخت ترموهسته ای۳ که نیاز به پلاسمای داغ داشته که از اطراف سطوح ماده با نیروی مغناطیسی دور نگـه داشته می شوند.
۳) تولید توان MHD
دو دهه بعد، میدان مغناطیسی بطور معمول برای گرما، پمپ ، چرخاندن و شناورکردن فلـزات مـایع در صـنایع متـالورژی استفاده شدند. یکی دیگر از کازبردهـای متفـاوت پمـپ MHD تفنـگ الکترومغناطیـسی اسـت کـه گـاهی بـه آن پرتـابگر الکترومغناطیسی ۴ یا تفنگ ریلی ۵ می گویند[۱]. وینوویچ و دیگران از روش اختلاف محدود و روش المان محدود بـا اسـکیم گلرکین برای آنالیز جریان MHD در کانال استفاده کرده اند[۲]. جانگ و لی میکروپمپ MHD با سیال عامل آب دریا را مورد بررسی قرار داده اند[۳]. اخیرا دوواری و عبداله جریان آرام کـاملا توسـعه یافتـه گـذرا و توزیـع دمـا را در یـک پمـپ MHD مورد بررسی قرار داده اند[۴]. با این توضیحات می توان گفت تفـاوت MHD و الکترودینامیـک مرسـوم در سـیال بودن هادی می باشد. که این امر سبب تقابل بین u و B شده که ارزیابی آن مشکل و ماهرانه است و همین امـر سـبب مـی شود که معادلات حرکت و انرژی در کنار معادلات الکترودینامیک بررسی گردند. اما تا کنـون مرجـع کـاملی جهـت بررسـی معادلات حاکم لازم برای جریان MHD درون کانال ارائه نشده است .
لذا در ادامه ابتدا معادلات حاکم و اعداد بی بعد مورد نیـاز در موضـوع هیـدرودینامیک مغناطیـسی (MHD) را مطالعـه کرده، سپس در خصوص سینماتیک و دینامیک MHD بطور مختصر توضیح می دهـیم . معـادلات لازم بـرای بررسـی جریـان MHD در کانال را بررسی نموده و در انتها حل جریان برای یک پمپ MHD در میکروکانال آمده است .
۲. معادلات حاکم
الف ) معادلات حاکم الکترودینامیک
در این بخش مواد هادی غیر مغناطیس را مورد مطالعه قرار داده و برای سـادگی فـرض مـی شـود کلیـه خـواص ماننـد رسانایی الکتریکی بصورت یکنواخت هستند و ماده غیر قابل تراکم است . موضوعات مورد مطالعه ما نیروی لرنتز، قـانون اهـم ، قانون آمپر و قانون فارادی می باشد.
قوانین مذکور بصورت معادلات ماکسول برای موادی که مغناطیس و دی الکتریک نیستند، بیان می شوند و بـه بررسـی روابـط پارامترهای الکتریکی و مغناطیسی به شرح زیر، می پردازد.
– میدان الکتریکی E که بصورت مجموع میـدان الکترواسـتاتیک Es و میـدان الکتریکـی القـا شـده بوسـیله تغییـرات میـدان مغناطیسی Ei میباشد. میدان مغناطیسی B ، نیروی لرنتز F ، چگالی جریان j، چگالی شارژ e، شارژ q، قابلیـت نفـوذ فـضای خالی ۰ ، ویسکوزیته ، سرعت هادی u و زمان t را در نظر میگیریم .
اگر بخواهیم معادلات مذکور را بصورت قابل استفاده در MHD درآوریم ، خواهیم داشت :
با ترکیب قوانین اهم و آمپر و معادله فارادی می توان به یک رابطه بین میدان مغناطیسی B و سرعت u رسید.
این معادله را گاهی معادله القا نیز می نامند. ضریب را پخش مغناطیسی ۱ نامیده و واحد آن (s.m2) می باشد.
ب) معادلات حاکم مکانیک سیالات
دو معادله پیوستگی و مومنتوم که برای توصیف جریان سیال بکار می روند در حالت کلی برای جریان MHD بصورت زیر بیان
می شوند:
همانطور که ملاحظه می شود نیروی لرنتز که ناشی از میدان های مغناطیسی و الکتریکی است بصورت ترم BJ در حالـت کلی در معادلات نویر استوکس ظاهر می شود.
از آنجاییکه معمولا تعریف اعداد بی بعد در مطالعه و بررسی معادلات حاکم در شرایط مختلف و تاثیر نیروها و پارامترهـا کمـک می کند، لذا در زیر تعریف اعداد بی بعد مورد استفاده در مسایل MHD آمده است .
لازم به توضیح است که اعداد Re،N و Ha همگی به نیروهای موثر در MHD و نسبت آنها بستگی دارند، اما عـدد رینولدز مغناطیسی به فرورفت و پخش میدان مغناطیسی وابسته است و در حقیقـت بررسـی ایـن پـارامتر مهـم تـر از بررسـی رسانایی الکتریکی به تنهایی می باشد. اگر رینولدز مغناطیسی بزرگ باشد، پخش بسیار ضـعیف اسـت و اگـر ایـن عـدد خیلـی کوچکتر از یک باشد اثر سرعت بر میدان مغناطیسی بسیار کاهش می یابد.
۳. سینماتیک و دینامیک MHD
همانطور که در بخش های قبلی ذکر گردید برای جریان هایی که عدد رینولدز مغناطیسی آنها خیلـی کـوچکتر از یـک باشد، می توان از تاثیر سرعت بر میدان مغناطیسی صرف نظر نمود. اگر بخواهیم تاثیر سرعت بـر میـدان مغناطیـسی را بـدون نگرانی در خصوص علت و مرجع میدان سرعت و یا عکس العمل برگشتی نیروی لرنتز بر میدان سرعت مطالعه کنیم ، فرض می شود سرعت تعیین شده و بر روی تقابل بین سرعت و میدان مغناطیسی با لحاظ کردن معادلات ماکسول تمرکز می شـود. کـه اصطلاحا به این مطالعات سینماتیک MHD می گویند. و هدف بدست آوردن میـدان مغناطیـسی بـا اسـتفاده از معادلـه القـا (معادله ۱۰) می باشد. برای حل این معادله از هم ارز بودن مسایل میدان دما و میدان مغناطیسی و بـرای پـیش بینـی کـردن رفتار سیال از قانون اول هلمهولتز و فرضیه کلوین استفاده می شود. قانون اول هلمهولتز بیان می کند که جزئی از سیال که بـر روی خطوط میدان قرار گرفته در هر شرایط اولیه ای برای همیشه در همان حالت بر روی خطوط میدان باقی مـی مانـد. و بـر اساس تئوری کلوین شار مغناطیسی عبوری از هر حلقه که با سیال جابه جا می شود ثابت است [۱].
اشتراک‌گذاری:
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
