شبیه سازی سه بعدی و غیر همدمای اختلاط در مقیاس مزوسکوپیک در میکروکانال الکترومغناطیس حاوی گاز یونیزه شده

هدف از کار حاضر، ارائه یک مدل در روش شبکه بولتزمن برای شبیه سازی سه بعدی جریان غیرهم دما 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 تراکم پذیر برقرار است و رفتار سیال در محدوده لغزشی (Kn=۰.۱) و گذرا (Kn=۰.۱۵) 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 غیرهم دما بودن فرآیند، معادله انرژی با میدان سرعت و مغناطیس همزمان حل شده و اثرات نیروهای برهم کنش لورنتس، الکتریکی و گرمایش الکتریکی به صورت 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 سه بعدی جریان و اختلاط در حین پمپاژ می شود. سرعت لغزشی و پرش دما روی دیواره، نقش مهمی را در شکل گیری گردابه درون جریان سیال ایفا می کند و توزیع دما در عرض کانال از حالت متقارن خارج می شود. افت دبی ناشی از افزایش رقت سیال و انحراف فشار از حالت خطی در عرض و طول کانال به دلیل تراکم پذیری مشاهده شده است.

کلیدواژه ها:

Lattice Boltzmann Method ، Slip Boundary Condition ، Mixing ، Electromagnetic Force ، Compressibility ، روش شبکه بولتزمن ، شرط مرزی لغزشی ، اختلاط ، نیروی الکترومغناطیس ، تراکم پذیری