پديد آورنده :
سيدزاده، حسين
عنوان :
شبيه‌سازي عددي جريان با محركه الكتروهيدروديناميكي در يك ميكروكانال مستطيلي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
ح، 108 ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
توصيفگر ها :
نسبت منظري , عدد هارتمن بحراني , دباي هاكل , لايه دوگانه الكتريكي , جريان الكترواسموتيك , هيدروديناميك مغناطيسي , ميكروكانال , پوآسون بولتزمن , پوآسون ارنست پلانك , اوپن فوم
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، سعيد مرتضوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/07/27
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/07/28
چكيده فارسي :
ط چكيده در تحقيق حا ضر جريان با محركه الكتريكي در كد متن باز اوپنفوم به صورت عددي و با روش حجم محدود شبيه سازي شده ا ست مدل پوآ سون ارن ست پالنك1 براي انتقال ذرات باردار ا ستفاده شده و با معادالت ناوير ا ستوكس كوپل شدهاند كه معادالت حاكم بر جريان سككيال را تشكككيل ميدهند به عالوه مدلهاي پوآسككون بولتزمن و دباي هاكل2 نيز پيادهسككازي شككدهاند و نتايج آن با مدل ارنسككت پالنك مورد مقايسكه قرار گرفته اند شكرايط مرزي عدم لغزش و شكار ثابت اعمالي به ديواره بر معادالت حاكم اعمال شكدهاند نتايج بيان ك ك ك ك ميكنند كه مدلهاي الكتروشكيميايي دباي هاكل و پوآسكون بولتزمن حالت سكاده شكده مدل كلي و دقيق ارنسكت پالنك هسكتند به دليل كوپلينگ بين معادالت ممنتوم و ارنست پالنك در اكثر موارد ميتوان جهت كاهش هزينه محاسباتي از مدلهاي ساده شده به جاي مدل ا صلي ا ستفاده كرد البته در برخي موارد اين مدلها داراي دقت منا سبي ني ستند كه بايد به آنها دقت شود يعني در غلظتهاي باال اليه دوگانه الكتريكي نازك مدل پوآسككون بولتزمن تطابق خوبي با مدل ارنسككت پالنك دارد و براي اليه دوگانه الكتريكي ضككخيمتر و البته زتا پتانسكيلهاي اندك مدل دباي هاكل تطابق مناسكبي با مدل ارنسكت پالنك دارد نتيجهاي كه ميتوان گرفت اين اسكت كه باتوجه به ك ك ك ك اينكه مدل پوآ سون بولتزمن حالت تعادل يونها را در نظر ميگيرد و انتقال جابجايي ذرات را لحاظ نميكند و مدل دباي هاكل براي زتا پتانسيلهاي باال جواب دقيقي ندارد در چنين شرايطي جهت بهبود دقت جوابها بايد از مدل ارنست پالنك استفاده شود با توجه به تطابق مدلهاي دباي هاكل و پوآسككون بولتزمن با مدل ارنسككت پالنك جريان سككيال و انتقال حرارت به وسككيله مدل ارنسككت پالنك نيز برر سي شده و نتايجي م شابه مدلهاي ساده شده گرفته شد بدين ترتيب كه پارامترهايي نظير شدت ميدانهاي الكتريكي و مغناطي سي عر ضي و ن سبت منظري در كنترل جريان نقش به سزايي دارند و روي عدد هارتمن بحراني كه كنترلكننده دبي جريان ا ست تاثيرگذار هسككتند همچنين معادله انرژي نيز شككبيهسككازي شككده و اثرات ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسككي عرضككي و وجود عدد هارتمن بحراني روي پارامترهايي نظير دماي بدون بعد و عدد ناسلت بررسي شده است كلمات كليدي نسككبت منظري عدد هارتمن بحراني دباي هاكل اليه دوگانه الكتريكي جريان الكترواسككموتيك هيدروديناميك مغناطيسي ميكروكانال پوآسون بولتزمن پوآسون ارنست پالنك اوپنفوم 1 Poisson Nernest Planck 2 Debye H ckel
چكيده انگليسي :
109 Numerical Simulation of Electrohydrodynamic Flow in a Rectangular Microchannel Hossein Seyyedzadeh s seyedzadeh@me iut ac ir Date of Submission 2020 09 21 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohsen Saghafian Saghafian@iut ac irAbstract In this research electrically driven flows are investigated numerically in the OpenFoam open source code withthe final volume scheme Poisson Nernst Planck model I used to simulate the transport of charged species and itis solved coupled with the Navier stokes equations Also the Poisson Boltzmann and Debye Huckel models areused and the results are compared with the Nernst Planck equation Constant heat flux and no slip boundaryconditions are considered on the walls in the governing equations Results indicate that Debye Huckel and PoissonBoltzmann models are the simple forms of the Nernst Planck equation and can be used instead of the NernstPlanck model because of decreasing the computational cost In some cases these simple models haven t enoughaccuracy For a very thin EDL Poisson Boltzmann model is an accurate model in comparison with the NernstPlanck model and for thick EDL the Debye Huckel model is the accurate one So it is concluded that the PoissonBoltzmann model is based on the equilibrium distribution of ions in the EDL and the Debye Huckel model can tbe used in higher Zetta potentials In these conditions the Poisson Nernst Planck model should be used forimproving accuracy Because of the matching of Poisson Boltzmann and Debye Huckel models with the Nernst Planck model in mostof the cases flow and heat transfer of the flows are investigated with the Nernst Planck model and similar resultswith Poisson Boltzmann and Debye Huckel model has been reached So parameters like side electric and magneticfields and aspect ratio have a great effect in controlling the flow with critical Hartmann number Also energyequation is simulated and the effect of side electric and magnetic fields with the ciritical Hartmann number ondimensionless temperature and nusselt number is investigated Keywords Aspect ratio Critical Hartmann number Debye H ckel Electric double layer Electroosmotic flow Magnetohydrodynamics Microchannel Poisson Boltzmann Poisson Nernst Planck OpenFoam
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
استاد داور :
محمود اشرفي زاده، سعيد مرتضوي
