analysis of the effect of periodic magnetic field, heat absorption/generation and aspect ratio of the enclosure on non-newtonian natural convection

In the present study, natural convection heat transfer of non-newtonian power-law fluid inside a two-dimensional enclosure with variable aspect ratio with heat absorption/generation is investigated by using the lattice boltzmann method (lbm). the magnetic field is applied to the enclosure in uniform and periodic forms. the vertical wall and curved walls of the enclosure are at constant hot and cold temperature, respectively. the present work is validated with previous studies and the accuracy of the results is ensured. the effect of the hartmann number, non-newtonian power-law index, heat absorption/generation coefficient, aspect ratio and the type of magnetic field applied on the nature of flow and heat transfer are studied. the results show that increasing the non-newtonian power-law index, hartmann number and the heat absorption/generation coefficient reduce the nusselt number. by increasing the heat generation/absorption coefficient, aspect ratio and decreasing the non-newtonian power index, the effect of the magnetic field increases. applying a magnetic field periodically compared to a uniform form leads to an increase of in nusselt number and flow strength that this effect is greatest for shear thinning fluid and negligible for shear thickening fluid. increase of hartmann number and heat absorption/generation coefficient simultaneous leads to further decrease of average nusselt number. this study could pave the way for the optimal design of industrial thermal equipment.

تحلیل اثر میدان مغناطیسی پریودیک، جذب/تولید حرارت و نسبت ابعاد محفظه بر انتقال حرارت سیال غیرنیوتنی

در کار حاضر انتقال حرارت سیال غیر نیوتنی درون محفظه دو بعدی با نسبت ابعاد متغیر در حضور میدان مغناطیسی و با وجود جذب تولید حرارت یکنواخت به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفت. میدان مغناطیسی به دو صورت یکنواخت و پریودیک عمود بر گرانش به محفظه اعمال می شود. دیواره عمودی محفظه و دیواره های منحنی به ترتیب در دمای ثابت گرم و سرد قرار دارند. کار حاضربا نتایج مطالعات قبلی و معتبر اعتبار سنجی شد و از دقت نتایج به دست آمده اطمینان حاصل شد. اثر عدد هارتمن، شاخص توانی سیال غیر نیوتنی، ضریب جذب تولید حرارت، نسبت ابعاد محفظه و نوع اعمال میدان مغناطیسی بر مشخصات جریان و ویژگی‌های انتقال حرارت بررسی شد. نتایج نشان می دهد با افزایش شاخص توانی، عدد هارتمن و ضریب جذب تولید حرارت عدد ناسلت متوسط کاهش می یابد. با افزایش ضریب جذب تولید حرارت، نسبت ابعاد و کاهش شاخص توانی اثر میدان مغناطیسی بیشتر می‌شود. اعمال میدان مغناطیسی به صورت پریودیک در مقایسه با حالت یکنواخت منجر به افزایش عدد ناسلت متوسط و قدرت جریان می شود که این اثر برای سیال نازک شونده بیشترین و برای سیال ضخیم شونده ناچیز است. افزایش همزمان عدد هارتمن و ضریب جذب/تولید حرارت، عدد ناسلت متوسط کمتری را در پی دارد. این مطالعه می‌تواند در طراحی بهینه تجهیزات انتقال حرارت که در فضاهای ناخواسته قرار گرفته‌اند از جمله خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی، مفید باشد.