تحلیل اثر میدان مغناطیسی متناوب بر رفتار هیدرودینامیکی و تولید آنتروپی جریان فلز مایع گالینستن تحت شار حرارتی بالا

Abstract

افزایش نرخ انتقال حرارت در سیستم‌های الکترونیکی در کارایی و بهبود عملکرد آنها موثر می‌باشد. در این پژوهش از چاه حرارتی با یک میکروکانال فعال عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته¬سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا، ویسکوزیته کم، چگالی بالا، عدم سمیت و نقطه ذوب پایین سبب انتخاب فلز مایع گالینستن شده است. به دلیل ضریب رسانایی الکتریکی بالا، با اعمال میدان مغناطیسی متناوب، رفتار هیدرودینامیکی جریان سیال تغییر کرده و سبب افزایش گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره‌ها شده است که افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره‌ها، سبب بهبود عدد ناسلت و از طرفی افزایش افت فشار گردیده است. با بررسی اختلاف فاز میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی نتایج نشان داد که با افزایش اختلاف فاز، افت فشار کاهشی شده است و نرخ کاهش افت فشار بیشتر از نرخ کاهش عدد ناسلت بوده است که نشان دهنده تاثیر قابل توجه تغییر اختلاف فاز میدان مغناطیسی بر کاهش مقاومت هیدردینامیکی سیستم است. افزایش اختلاف فاز مغناطیسی سبب افزایش تولید آنتروپی حرارتی و مغناطیسی شده است و از طرفی باعث کاهش تولید آنتروپی اصطکاکی شده است. با عدد هارتمن 129 و اختلاف فاز 10، 20، 30، 40، 50 درجه، افت فشار به ترتیب 4.28 %، 17.2%، 37.42%، 63.2%، 92.3% و عدد ناسلت به ترتیب 0.11%، 0.52%، 1.17%، 2.06%، 3.19% نسبت به اختلاف فاز صفر کاهشی شده است. این امر بیانگر بهبود شرایط جریان به علت کاهش مقاومت هیدرودینامیکی جریان، بدون تاثیر چشمگیر بر انتقال حرارت است.