تحلیل میزان اثرگذاری عوامل داخلی و خارجی بر تولید آنتروپی و انتقال حرارت نانوسیال غیرنیوتنی از طریق روش شبکه بولتزمن

ارزیابی مقدار تولید آنتروپی طی انتقال حرارت جابجایی طبیعی درون محفظه‌ای دوبعدی حاوی نانوسیال غیرنیوتنی، هدف از انجام این پژوهش با استفاده از روش شبکه بولتزمن است. محفظه در معرض جذب/تولید حرارت یکنواخت و میدان مغناطیسی یکنواخت و غیریکنواخت در زوایای مختلف قرار دارد. ویژگی کار حاضر، بررسی اثر تشعشع حجمی و شکل دیواره سرد محفظه در سه شکل صاف، منحنی و مورب بر مشخصات جریان است. کاربرد در طراحی خنک‌کننده‌های الکترونیکی و کلکتورهای خورشیدی ازجمله موارد عملی این تحقیق است. تطابق قابل‌قبول نتایج حاصل‌شده با مطالعات مرتبط قبلی، صحت نتایج ارائه‌شده را تایید کرد. بر اساس نتایج، وجود پارامتر تشعشع منجر به بهبود انتقال حرارت می‌شود که این اثر به ازای افزایش شاخص توانی سیال مشهودتر است. علاوه بر کاهش عدد ناسلت به ازای افزایش شاخص توانی سیال، اثربخشی وجود میدان مغناطیسی در کاهش مقدار آنتروپی و نرخ انتقال حرارت به ازای کاهش شاخص توانی سیال افزایش می‌یابد. دستیابی به قدرت جریان و عدد ناسلت بالاتر به ترتیب تا حدود 40٪ و 61٪، به ازای اعمال میدان مغناطیسی عمودی و غیریکنواخت امکان‌پذیر است. اگرچه به ازای تولید حرارت، پایین‌ترین مقدار شاخص عملکرد حرارتی و عدد ناسلت وجود خواهد داشت، اما بیشترین اثرگذاری میدان مغناطیسی در حالت تولید حرارت مشاهده می‌شود. با طراحی دیواره به شکل صاف علاوه بر افزایش شاخص عملکرد حرارتی، کاهش عدد بجان نیز مقدور است.

analysis of entropy and heat transfer of non-newtonian ferrofluid under the effect of various external and internal factors

the target of this research is to investigate the amount of entropy production during natural convection inside a 2d chamber containing a non-newtonian nanofluid using the lattice boltzmann method. the chamber is exposed to uniform heat absorption/production and uniform and non-uniform magnetic field at different angles. the feature of the present work is to evaluate the effect of thermal radiation and the shape of the cavity cold wall in three shapes: smooth, curved and diagonal on the flow characteristics. application in the design of electronic coolers and solar collectors is one of the practical cases of this numerical research. acceptable agreement of the obtained results with previous related studies confirmed the validity of the presented results. based on the results, the presence of radiation parameter leads to the improvement of heat transfer, which is more evident due to the increase of fluid power-law index. in addition to reducing the nusselt value for enhancing the fluid power-law index, the effectiveness of the presence of the magnetic field in reducing the entropy and heat transfer rate enhances as the fluid power-law index decreases. it is feasible to attain the flow strength and the nusselt value up to 40% and 61% more, respectively, by applying a vertical and non-uniform magnetic field. although for heat production mode, there will be the lowest value of thermal performance index and the nusselt value, the greatest influence of the magnetic field is observed in the heat production mode. by designing the wall in a smooth shape, in addition to increase the thermal performance coefficient, it is possible to decline the bejan value.