حل عددی جدایش لایه مرزی در کانال واگرا سه‌بعدی تحت تاثیر میدان مغناطیسی غیریکنواخت

در این تحقیق، تاثیر میدان مغناطیسی غیریکنواخت بر رفتار جریان سیال و پدیده جدایش در یک کانال واگرا سه‌بعدی به‌صورت عددی بررسی شده است. معادلات حاکم شامل پیوستگی و مومنتم تعمیم‌یافته برای جریان سیال آرام، پایدار و تراکم‌ناپذیر است. به‌منظور مدل‌سازی و حل عددی به روش حجم محدود، از نرم‌افزار متن باز اوپن فوم برای کانال واگرای سه‌بعدی تحت تاثیر میدان مغناطیسی متغیر استفاده شده است. بررسی نتایج نشان می دهد در غیاب میدان مغناطیسی و در رینولدز 250، بدون اعمال میدان مغناطیسی، جدایش در دیواره های بالا و پایین کانال واگرا ایجاد می شود. با اعمال میدان مغناطیسی مشاهده می گردد که جدایش لایه مرزی به تاخیر خواهد افتاد. مشاهده گردید که با افزایش عدد هارتمن تا چهار، پدیده جدایش کاملاً حذف می‌شود و از بین می رود. در شرایط مشابه نشان داده شد هراندازه به دیواره جانبی نزدیک شویم، جدایش لایه مرزی زودتر رخ خواهد داد و با کاهش عدد رینولدز به 208.33، جدایش لایه مرزی نسبت به ورودی کانال، دیرتر اتفاق خواهد افتاد. همچنین مشخص گردید اگر پهنای کانال بیش از 10 برابر ارتفاع کانال در نظر گرفته شود، تاثیر دیواره‌های جانبی ناچیز است و نتایج جدایش در جریان سه‌بعدی همانند جریان دوبعدی خواهد شد.

Numerical Investigation of Boundary Layer Separation in a 3-D Divergent Channel under the influence of a non-Uniform Magnetic Field

In the present research, the nonuniform magnetic field effect on separation phenomenon in divergent channels was investigated numerically. The governing equations, including continuity and momentum equations, were presented and simplified for the laminar, steady, and incompressible flow; then, a nonuniform magnetic field was applied to the flow. Hence, the finite volume method using the OpenFOAM CFD toolbox was employed and a code for 3D divergent channel flow under a nonuniform magnetic field developed. The effect of nonuniform magnetic field intensity on the boundary layer separation phenomenon on the divergent channel wall was investigated. The results show that the separation in the flow without applying a magnetic field occurs in Re=250 on the channel’s upper (lower) wall. By applying the magnetic field and increasing the Hartmann, the boundary layer separation was delayed and in Ha equals 4, the separation is completely deleted and not observed. Under the same conditions, near the sidewalls, the separation occurs sooner than the channel entrance. Furthermore, by reducing the Reynolds to 208.33, the separation occurs late. In a 3D channel that has a width ten times bigger than its height, the separation points far from the side walls are almost the same as a 2D channel.