شبیه‌‌سازی سه‌‌بعدی و غیر همدمای اختلاط در مقیاس مزوسکوپیک در میکروکانال الکترومغناطیس حاوی گاز یونیزه شده

Abstract

چکیده هدف از کار حاضر، ارائه یک مدل در روش شبکه بولتزمن برای شبیه‌‌سازی سه‌‌بعدی جریان غیرهم‌‌دما با سیال عامل رقیق گازی است. مدل مطالعاتی یک میکروکانال با مقطع مربع است که در دو انتهای کانال، اختلاف ولتاژ DC و روی دو دیواره جانبی میکروکانال (روبروی هم)، میدان مغناطیسی توسط آهنربا اعمال شده است. الکترودها روی دو دیواره‌ دیگر تعبیه شده و فرض جریان پایدار و سیال تراکم‌‌پذیر برقرار است و رفتار سیال در محدوده لغزشی (Kn=0.1) و گذرا (Kn=0.15) با هم مقایسه شده است. سیال نیوتنی و رسانای الکتریکی و مغناطیسی است. در دیواره، سرعت لغزشی و پرش دما لحاظ شده و اثر ضخامت لایه دوگانه الکتریکی و عدد هارتمن مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل غیرهم‌‌دما بودن فرآیند، معادله انرژی با میدان سرعت و مغناطیس همزمان حل شده و اثرات نیروهای برهم‌‌کنش لورنتس، الکتریکی و گرمایش الکتریکی به‌‌صورت عبارت مجزا در معادله شبکه بولتزمن وارد شده است. نتایج نشان‌‌ داد که اثر متقابل میدان الکتریکی محوری و میدان مغناطیسی عرضی، منجر به ماهیت سه‌‌بعدی جریان و اختلاط در حین پمپاژ می‌‌شود. سرعت لغزشی و پرش دما روی دیواره، نقش مهمی را در شکل‌‌گیری گردابه درون جریان سیال ایفا می‌‌کند و توزیع دما در عرض کانال از حالت متقارن خارج می‌‌شود. افت دبی ناشی از افزایش رقت سیال و انحراف فشار از حالت خطی در عرض و طول کانال به‌‌دلیل تراکم‌‌پذیری مشاهده شده است.