به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

میدان مغناطیسی

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه میدان مغناطیسی در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • مصطفی احمدی، ایمان زحمتکش*، حمیدرضا گشایشی

    این مقاله به شبیه سازی عددی همرفت واداشته مگنتوهیدرودینامیک نانوسیال آب-گرافن در یک کانال پر شده با ماده متخلخل می‍پردازد. بدین منظور، معادلات بی‍بعد دارسی- برینکمن- فورچهیمر در شرایط عدم‍تعادل گرمایی محلی در نظر گرفته می شوند و از طریق برنامه‍نویسی در نرم‍افزار فرترن حل می‍شوند. شبیه سازی ها به روش شبکه بولتزمن گرمایی با زمان آسایش منفرد و با استفاده از سه تابع توزیع برای سرعت، دمای نانوسیال و دمای محیط متخلخل انجام می‍شود. در ادامه، اثر متغیرهای مختلف از قبیل عدد دارسی، ضریب تخلخل، کسرحجمی نانوذرات و عدد هارتمن بر روی عدد ناسلت میانگین و میزان عدم‍تعادل گرمایی محلی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد دارسی، کسرحجمی نانوذرات و ضریب تخلخل یا کاهش عدد هارتمن، مقدار عدد ناسلت میانگین بیشتر می‍شود. علاوه بر این مشخص می شود که عدم‍تعادل گرمایی محلی با عدد دارسی و ضریب تخلخل نسبت مستقیم و با عدد هارتمن و کسرحجمی نانوذرات نسبت عکس دارد.

    کلید واژگان: محیط متخلخل، عدم تعادل گرمایی محلی، همرفت واداشته، میدان مغناطیسی، روش شبکه بولتزمن
    Mostafa Ahmadi, Iman Zahmatkesh*, Hamidreza Goshayeshi

    This paper considers numerical simulation of MHD forced convection of Graphene-water nanofluid in a channel filled with porous media. To this aim, non-dimensional form of the Darcy-Brinkman-Forchheimer equations in non-equilibrium conditions are adopted and solved through programming in FORTRAN software. Simulations are undertaken according to the thermal lattice Boltzmann method with single relaxation time, adopting three distribution functions for velocity, nanofluid temperature, and temperature of the porous medium. Then, effects of different parameters including the Darcy number, the medium porosity, the nanoparticles fraction, and the Hartmann number on the Nusselt number and the local thermal-non-equilibrium are analyzed. The results show that with increase in the Darcy number, the nanoparticles fraction, and the medium porosity or decrease in the Hartmann number, the Nusselt number increases. It is also found that the local thermal-non-equilibrium has direct relation with the Darcy number and the medium porosity and inverse relation with the Hartmann number and the nanoparticles fraction.

    Keywords: Porous Medium, Local Thermal-Non-Equilibrium, Forced Convection, Magnetic Field, LBM
  • امین اعلمی نیا*، مهدی ملکی زاده

    در پژوهش حاضر تاثیر زاویه قرارگیری و اندازه گام لوله مارپیچی بر روی آهنگ انتقال حرارت از طریق دیواره لوله به سیال عبوری از آن، در جریان های آرام، گذار و آشفته مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه کار تغییرات عدد نوسلت در اثر اضافه کردن نانو ذرات TiO2 بررسی شده است. و در نهایت تاثیر اعمال میدان مغناطیسی با شدت 1 تسلا بر روی میزان انتقال حرارت در حالات مختلف، بررسی شده است. طبق نتایج بدست آمده عدد نوسلت با کاهش گام افزایش می یابد و در رینولدزهای مختلف، عدد نوسلت در گام 10 سانتی متر به بالاترین مقدار خود می ر سد.

    کلید واژگان: انتقال حرارت، لوله مارپیچ، میدان مغناطیسی، شبیه سازی عددی، گام پیچ، زاویه پیچ
    Amin Alami Nia *, Mehdi Malekizadeh

    In the present study, the effect of the angle and pitch of the spiral pipe on the rate of heat transfer through the wall of the pipe to the fluid passing through it in quiet, transition and turbulent flows has been studied Next the changes in Nusselt number due to the addition of nanoparticles TiO2 were investigated. Finally, the effect of applying a magnetic field with an intensity of 1 Tesla on the rate of heat transfer in different situations has been investigated. To do this, the spiral tube is considered in three different pitches of 10, 12.5 and 15 cm and three angles of 0, 45 and 90 degrees. According to the results, the Nusselt number increases with decreasing pitch and in different Reynolds, the Nusselt number reaches its highest value in 10 cm pitch. This number also changes with changing angle and has the highest and lowest values at 45° and 90° angles, respectively. Then TiO2 nanoparticles with mass percentages of 0.1%, 0.3% and 0.5% were added to the fluid, which increased the Nusselt number. It was observed that increasing the concentration of nanoparticles causes a higher Nusselt number. Finally, Hartmann number was calculated for the spiral tube, the maximum value of which was obtained in pitch of 15 cm and a concentration of 0.5% TiO2 and was equal to 43.83.

    Keywords: Heat Transfer, Spiral Tube, Magnetic Field, Numerical Simulation, Screw Pitch, Screw Angle
  • حمیدرضا بهرامی*، مهزیار قائدی

    امروزه برای خنک کاری تجهیزات الکترونیکی سامانه های رایانه ای، از کانال های خنک کننده مایع استفاده می-شود. این کانال ها برای عبور از المان ها باید تغییر سطح مقطع بدهند، بنابراین دچار انقباض و یا انبساط ناگهانی می شوند. این تغییرات منجر به ایجاد نواحی می شود که از نظر انتقال حرارت نامساعد هستند. روش های مختلفی برای بهبود انتقال حرارت در این نواحی پیشنهاد شده است. در مطالعه حاضر، امکان استفاده از میدان مغناطیسی غیریکنواخت برای بهبود انتقال حرارت در یک میلی کانال دارای دو انقباض ناگهانی پرداخته شده است. در این مطالعه فرض می شود فروسیال با خاصیت مغناطیسی (EMG-805-یک برند تجاری) با رژیم جریان آرام، توسعه یافته و پایا در میلی کانال جاری می شود. دیواره های کانال آدیاباتیک و تنها به دیواره های پله که در مجاورت المان الکترونیکی است، شار ثابت وارد می شود. اثرات مکان دوقطبی بر روی دیوارهای پایین و بالا، تعداد دوقطبی ها، عدد رینولدز و قدرت میدان مغناطیسی بر روی میزان بهبود انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش عدد رینولدز و قدرت میدان مغناطیسی موجب افزایش ناسلت محلی می شود. اعمال تک دوقطبی مغناطیسی بر دیوار پایین و دقیقا بعد از پله موجب افزایش قابل توجه عدد ناسلت محلی و افزایش 05/164% عدد ناسلت متوسط نسبت به حالت بدون میدان مغناطیسی می شود.

    کلید واژگان: میدان مغناطیسی، فروسیال، عدد ناسلت، انتقال حرارت، دوقطبی، پله پیشرو
    Hamidreza Bahrami *, Mahziyar Ghaedi

    Nowadays, liquid cooling channels are used for cooling of electronic equipment. These channels have to change the cross-section to pass over elements, so they undergo sudden contractions or expansions. These changes create areas that are unfavorable for heat transfer. Various methods have been proposed to improve heat transfer in these areas. In the present study, the possibility of using a non-uniform magnetic field to improve heat transfer in a millichannel including two sudden contractions has been discussed. In this study, it is assumed that a ferrofluid (EMG-805-a commercial brand) flows in the channel with a laminar regime, fully developed and steady state conditions. The walls of the channel are adiabatic, while the walls of the steps, which are in the vicinity of the electronic element, have a constant heat flux. The effects of different parameters, including locations of dipoles on the bottom and top walls, the number of dipoles, the Reynolds number, and the strength of the magnetic field on the improvement of heat transfer have been investigated. The obtained results show that the increase in Reynolds number and the strength of the magnetic field causes an increase in local Nusselt. The results show that applying a magnetic dipole on the bottom wall and just after the steps results in a significant increase in the local Nusselt number and an increase of 164.05% in the average Nusselt number compared to the case without a magnetic field.

    Keywords: Magnetic Field, Ferrofluid, Nusselt Number, Heat Transfer, Dipole, Forward Facing Step
  • نجات شیخ پور، آرش میرعبدالله لواسانی*، غلامرضا صالحی

    در این مطالعه، عملکرد هیدرولیکی-حرارتی یک کانال موجی نیمه متخلخل با جریان نانوسیال و اعمال میدان مغناطیسی ارزیابی شده است. میدان مغناطیسی عمود بر کانال اعمال شده است. جریان نانوسیال در این طرح، به صورت تک فاز، تراکم ناپذیر و دائم در نظر گرفته شده است. محدوده ی عدد هارتمن و عدد دارسی به ترتیب 10≤ Ha ≤0 و 2-10≤ Da ≤ 5-10 است. نانوذرات اکسید منیزیم در چهار کسر حجمی مختلف (0، 2، 4 و 5 درصد) مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم، به روش حجم محدود حل شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، افزایش کسرحجمی نانوذرات و موج کانال باعث بهبود انتقال حرارت خواهد شد. در یک رینولدز ثابت، افزایش تعداد موج کانال از 4 تا 6 موجب کاهش 8/7 درصدی عملکرد هیدرولیکی-حرارتی شده است. افزایش نفوذپذیری در محیط متخلخل، سبب تشدید عدد ناسلت و کاهش اصطکاک شده است. بهترین عملکرد هیدرولیکی-حرارتی در عدد دارسی 01/0 به مقدار 08/10 و کمترین آن در عدد دارسی 00001/0 به مقدار 52/0 است. همچنین، وجود میدان مغناطیسی تاثیر مثبتی بر عملکرد حرارتی داشته است. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند در طراحی مبدل های حرارتی، راه گشا باشد.

    کلید واژگان: عملکرد هیدرولیکی-حرارتی، تحلیل عددی، کانال موج دار، میدان مغناطیسی، کانال نیمه متخلخل
    Nejat Sheikhpour, Arash Mirabdolah Lavasani *, Gholamreza Salehi

    In this study, the hydraulic-thermal performance of a semi-porous wave channel with nanofluid flow and applied magnetic field has been evaluated. The magnetic field is perpendicular to the channel. In this design, single-phase, incompressible and permanent nanofluid flow is considered. The ranges of Hartmann number and Darcy number are 0 ≤ Ha ≤ 10 and 10-5 ≤ Da ≤ 10-2, respectively. Magnesium oxide nanoparticles have been investigated in four different volume fractions (0, 2, 4 and 5%). The governing equations are solved by the finite volume method. Based on the obtained results, increasing the volume fraction of nanoparticles and channel wave improves heat transfer. At constant Reynolds number, increasing the number of wave channels from 4 to 6 resulted in a 7.8% decrease in thermal hydraulics. The increase in permeability in the porous medium has increased the Nusselt number and reduced friction. The best thermal hydraulic performance is 10.08 at Darcy number 0.01 and the lowest is 0.52 at Darcy number 0.0001. Also, the presence of magnetic field has a positive effect on thermal performance. The results of this study can be useful in the design of heat exchangers.

    Keywords: Thermal Hydraulic Performance, Numerical Analysis, Wavy Channel, Magnetic Field, Semi-Porous Channel
  • عباس ملائی*، احمدرضا رحمتی

    بارزترین ویژگی چاه های حرارتی، قابلیت انتقال گرما و خاصیت خنک کنندگی آن ها است. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال تک کانالی عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی با اعداد ریچاردسون 0/45 و 1 و 10 به دو صورت جهت جریان از بالابه پایین و جهت جریان از پایین به بالا صورت گرفته و به اثرات میدان مغناطیسی خارجی در دو جهت عمود بر محور جریان پرداخته شده است. نتایج نشان داد جهت جریان از پایین به بالا با عدد ریچاردسون 10 بدون حضور میدان مغناطیسی، عدد ناسلت را 11/30 درصد نسبت به جهت جریان از بالابه پایین بهبود داده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Z (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 129، 164/5 و 194 به ترتیب 11/29، 13/63 و 15/88 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت X (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 64/6، 129 و 194 به ترتیب 7/08، 8/28 و 8/76 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است.

    کلید واژگان: میکروکانال، انتقال حرارت جابهجایی ترکیبی، فلز مایع، چاه حرارتی، میدان مغناطیسی
    Abbas Molaei *, Ahmadreza Rahmati

    The most obvious feature of heat sinks is their ability to transfer heat and their cooling properties. In this research, a vertical single-channel active heat sink with Galinstan liquid metal fluid was used and the discretization of Navier Stokes equations was done using the second-order upwind finite volume method. Investigation of Mixed Convection heat transfer with Richardson numbers 0.45, 1 and 10 has been done in both directions of flow from top to bottom and flow direction from bottom to top and the effects of external magnetic field in two directions perpendicular to the flow axis have been investigated. The results showed that the flow direction from bottom to top with a Richardson number of 10 without the presence of a magnetic field improved the Nusselt number by 11.30% compared to the flow direction from top to bottom. With the Richardson number of 1 and the flow direction from bottom to top, the effect of applying the magnetic field in the Z direction (perpendicular to the current axis) with the Hartmann number of 129, 164.5, and 194, respectively, is 11.29, 13.63, and 15.88 percent of the Nusselt number has been improved. With the Richardson number of 1 and the flow direction from the bottom to the top, the effect of applying the magnetic field in the X direction (perpendicular to the flow axis) with the Hartmann number of 64.6, 129 and 194, respectively, is 7.08, 8.28 and 8.76% of the Nusselt number has improved.

    Keywords: Microchannel, Mixed Convection Heat Transfer, Liquid Metal, Heat Sink, Magnetic Field
  • حسین عیدی، ایمان ظهورکاری، مسعود رخش خورشید*
    بازگشت فنری یکی از عیوب رایج فرایندهای شکل دهی ورق مخصوصا خم کاری است که به دلیل آزاد شدن کرنش های الاستیک پس از باربرداری روی می دهد. برای به حداقل رساندن و یا حذف این پدیده از روش های نوینی مانند جریان الکتریکی پالسی و شکل دهی الکترومغناطیسی استفاده می شود. در این مقاله، برای اولین بار از میدان مغناطیسی برای کاهش بازگشت فنری استفاده شده است. مطالعه بر روی آلومینیوم 1050 انجام و مشاهده شد با اعمال میدان مغناطیسی از مقدار بازگشت فنری کاسته می شود. با انجام آزمایش کشش معین شد که اعمال میدان مغناطیسی در هنگام تغییر شکل موم سان منجر به افزایش استحکام می شود. بنابراین، وجود ناحیه پلاستیک با استحکام بالاتر در کنار ناحیه تغییر شکل الاستیک عامل کاهش بازگشت فنری شناخته شد. علاوه براین، پارامترهای موثر بر بازگشت فنری شامل عرض ورق، سرعت سنبه و جهت نورد در دو حالت با و بدون اعمال میدان مغناطیسی استاتیکی بررسی شد. از روش سطح پاسخ برای بیان بازگشت فنری به عنوان تابعی درجه دوم از پارامترهای موثر استفاده و برای بررسی اثر پارامترها تحلیل واریانس انجام شد. با توجه به تحلیل واریانس انجام شده معین شد که میدان مغناطیسی می تواند باعث کاهش اثربخشی جهت نورد و سرعت سنبه بر بازگشت فنری در فرایند خم کاری ورق موردمطالعه شود؛ درحالی که براثر بخشی عرض ورق اثری ندارد. در پایان، تغییر خواص مکانیکی در تغییر شکل پلاستیک با  اثر مگنتو پلاستیسیته شرح داده شد.
    کلید واژگان: خم کاری، بازگشت فنری، میدان مغناطیسی، آلیاژ آلومینیوم 1050
    Hossein Eidi, Iman Zohourkari, Masoud Rakhshkhorshid *
    Spring back is one of the common defects in metal forming processes, especially in the bending process, which occurs due to the release of elastic strains after loading. To minimize or eliminate this phenomenon, new methods such as pulsed electric current and electromagnetic forming are used. In this study, the use of magnetic field to reduce the spring back is used for the first time. The research was conducted on 1050 aluminum alloy and it was observed that magnetic field causes the reduction of spring back. Performing the tensile testing, it was determined that exposing the magnetic field, during the plastic deformation, causes the increase in the strength (i.e. the flow stress). So, the existence of a plastic region with higher strength in the neighborhood of the elastic region was distinguished as the reason of the reduction in the spring back. Moreover, the effective parameters on spring back, including sheet width, mandrel speed and rolling direction were investigated for both cases of with and without exposing the static magnetic field. Response surface method was used to express the spring back as a function of these parameters and analysis of variance was used to investigate the effectiveness of theses parameters. It was determined that the magnetic field can reduce the effectiveness of the rolling direction and spindle speed on the spring back of the studied sheet in bending; while, it has no effect on the effectiveness of the sheet. Finally, the change in the mechanical properties was described by magneto-plastic effect.
    Keywords: Bending, Spring Back, Magnetic Field, 1050 Aluminum Alloy
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی
    میدان مغناطیسی قوی، روش جدیدی برای انتقال حرارت با شار حرارتی بالا ارایه می دهد. یک شبیه سازی عددی برای یک چاه حرارتی با شار حرارتی بالا تحت یک میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی در سه جهت متفاوت برای بررسی میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی بین فلز مایع و سطوح گرم استفاده شده است. به دلیل بالا بودن چگالی و ضریب رسانش حرارتی و الکتریکی فلز مایع گالینستن، به عنوان سیال کار استفاده شده است. حذف گسسته سازی معادلات ناویر استوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y و Z (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی با عدد هارتمن 88، ضریب انتقال حرارت جابه جایی را به ترتیب 15 و 8 درصد بهبود می بخشد. بهترین بازدهی جهت افزایش انتقال حرارت، با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به دست آورده شد. با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 11/9 درصد، عدد هارتمن 88، 15 درصد و با عدد هارتمن 132، 17/7 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. با اعمال میدان مغناطیسی در راستای Z به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 4/3 درصد، عدد هارتمن 88، 8 درصد، عدد هارتمن 132، 11/4درصد و عدد هارتمن 330، 22/1 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. همچنین نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی عمود بر محور جریان سبب افزایش گرادیان سرعت شده، در نتیجه افت فشار و ضریب اصطکاک چاه حرارتی افزایشی شده اند.
    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری، میدان مغناطیسی، فلز مایع، چاه حرارتی، میکروکانال
    A. R. Rahmati *, A. Molaei
    A strong magnetic field provides a new method of heat transfer with high heat flux. A numerical simulation for a heat sink with high heat flux under an external uniform magnetic field in three different directions is used to investigate the flow field and displacement heat transfer between liquid metal and hot surfaces. Due to its high density and large thermal and electrical conductivity coefficients, gallinsten liquid metal has been used as a working fluid. Discretization of the Navier-Stokes equations is performed by the upstream second-order finite volume method. The results show that the effect of applying a magnetic field in the Y and Z directions (perpendicular to the flow axis) on the heat sink with a Hartmann number of 88, improves the displacement heat transfer coefficient by 15% and 8%, respectively. The best efficiency in increasing the heat transfer was obtained by applying the magnetic field in the Y direction. By applying the magnetic field in the Y direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 11.9% for Hartman number of 44, 15% for Hartman number of 88, and 17.7% for Hartman number of 132, compared to zero Hartman number. By applying the magnetic field in Z direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 4.3% for Hartmann number of 44, 8% for Hartmann number of 88, 11.4% for Hartmann number of 132 and 22.1% for Hartmann number of 330, compared to Hartmann number of zero. Also, the results show that the effect of applying a magnetic field perpendicular to the flow axis has increased the velocity gradient. As a result, the pressure drop and friction coefficient of the heat sink have increased.
    Keywords: Forced convection heat transfer, magnetic field, liquid metal, Heat Sink, microchannel
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی

    افزایش نرخ انتقال حرارت در صنایع مختلف به جهت بهبود کارایی تجهیزات، جلوگیری از آسیب به قطعات و کاهش هزینه، از بحث های ضروری در صنعت است. از جمله راه حل های افزایش انتقال حرارت، استفاده از چاه های حرارتی فعال می باشد. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی، سبب به وجودآمدن نیرویی در خلاف جهت حرکت جریان به نام نیروی لورنتز شده که توزیع سرعت M شکل را باعث شده است. باتوجه به شرط مرزی شار ثابت، افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره ها سبب کاهش دمای سطوح و بهبود انتقال حرارت شده است. نتایج نشان دادند اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت در دو راستای Y و X با عدد هارتمن 517، عدد ناسلت را به ترتیب 38 و 13 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر بهبود بخشیده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی با عدد هارتمن 517، 38 درصد، عدد هارتمن 258، 22 درصد و عدد هارتمن 129، 13 درصد انتقال حرارت را بهبود داده است.

    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری، میدان مغناطیسی، فلز مایع، چاه حرارتی، میکروکانال
    AhmadReza Rahmati *, Abbas Molaei

    Increasing the heat transfer rate in various industries in order to improve the efficiency of equipment, prevent damage to parts and reduce costs is one of the essential discussions in the industry. One of the solutions to increase heat transfer is the use of active heat sink. In this research, an active heat sink with Galinsten liquid metal fluid was used and the discretization of Navier-stokes equations was done using the second order upstream finite volume method. The effect of applying the magnetic field in the Y direction (perpendicular to the flow axis) to the heat sink has caused the creation of a force against the flow direction called the Lorentz force, which has caused the M-shaped velocity distribution. According to the constant flux boundary condition, increasing the flow velocity in the vicinity of the walls has caused the surface temperature to decrease and the heat transfer to improve. The results showed that the effect of applying a uniform external magnetic field in both Y and X directions with a Hartmann number of 517 improved the Nusselt number by 38% and 13%, respectively, compared to a Hartmann number of zero. The effect of applying a magnetic field in the Y direction to the heat well with a Hartmann number of 517, 38%, Hartmann number of 258, 22% and Hartmann number of 129, 13% has improved the heat transfer.

    Keywords: Forced convection heat transfer, Magnetic Field, liquid metal, Heat sink, Microchannel
  • پوریا صادقی بروجنی، حسین نجات پیشکناری*، حامد مرادی، غلامرضا وثوقی

    امروزه، استفاده از ربات های مغناطیسی کوچک برای درمان امراض مختلف بسیار رایج است. آندوسکوپی کپسولی یک روش غیر تهاجمی برای بازرسی سیستم گوارش است. تعیین موقعیت و جهت گیری کپسول و همچنین کنترل حرکت آن به پزشک معالج می تواند بسیار کمک کننده باشد و نقش مهمی در تشخیص بیماری ها ایفا کند. این پژوهش، یک روش برای تخمین موقعیت و جهت گیری یک کپسول مغناطیسی و همچنین کنترل آن در محیط سیال ارایه می دهد. در رویکرد پیشنهادی، فرض می شود که کپسول قرار گرفته در معده از یک حرکت با سرعت پایین برخوردار است. بنابراین، معادلات حرکت به صورت استوکس در نظر گرفته می شوند. در نتیجه، معادلات حرکت یک کپسول، استخراج و مکان کپسول با استفاده از فیلتر کالمن غیرخطی و با کمک اندازه گیری حسگرهای مغناطیسی خارجی، تعیین می شود. همچنین، روشی برای کنترل و موقعیت یابی همزمان این کپسول ارایه شده است. عملکرد روش های پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: موقعیت یابی، میدان مغناطیسی، فیلتر کالمن، آندوسکوپی کپسولی، کنترل
    P. Sadeghi Boroujeni, H. Nejat Pishkenari *, H. Moradi, Gh. Vossoughi

    The problem of tracking control is addressed for rigid bodies with interior shallow-water sloshing. The liquid motion is modeled by the Saint-Venant equations, coupled with the ODE of the rigid body, leading to a global system with an ODE-hyperbolic PDE cascade structure. The paper aims to design an innovative boundary feedback framework for a pre-specified position to deal with rigid body tracking errors. Using only one control force applied to the rigid body, the formulated strategy efficiently stabilizes both the finite- and infinite-dimensional states. The main complexity lies in the fact that no sensor can be implemented in the liquid domain. Indeed, the proposed stabilizing feedback law simply requires measurements of (i) the rigid body position error and velocity and (ii) the liquid pressure at the cavity walls (liquid boundary). The asymptotic stability of the closed-loop system is analyzed using the Lyapunov direct method and LaSalle’s invariance principle without any discretization, reduction, and linearization. Additional controller features are highlighted by simulation results, including its benefits in contrast to the corresponding PD controller and its robustness to time delay and system uncertainty.

    Keywords: Rigid body, Shallow-water Sloshing, Saint-Venant model, Hyperbolic PDE-ODE cascade, Boundary feedback control
  • امین اعلمی نیا*، محمدحسین قنبری ارزیلی

    در پژوهش پیش رو نوع خاصی از مبدل های حرارتی دو لوله ای هم مرکز مورد تحلیل واقع شده که لوله  داخلی مبدل بصورت شیاردار در نظر گرفته شده است. از جریان آشفته نانو سیال آب-اکسید آلومینیوم در هر دو سمت مبدل استفاده شده و میدان مغناطیسی با شدت ثابت برای تقویت اثر استفاده از نانوسیال به کار رفته است. اثر استفاده از این سیستم و نیز به کارگیری نانو سیال و میدان مغناطیسی بر روی ضریب انتقال حرارت کل و نیز افت فشار کل مبدل بررسی شده است. نتایج مطالعات در این زمینه نشان می دهد که استفاده از نانو سیال باعث افزایش انتقال حرارت رخ داده در مبدل و نیز افت فشار کل میگردد. در حالی که مناسب ترین مقدار درصد حجمی نانو سیال برای بهترین نسبت انتقال حرارت به افت فشار نیز 15 درصد گزارش شده است. نتایج عددی این مقاله نیز نشان داده است که بهترین شرایط بهینه از لحاظ افزایش انتقال حرارت و افت فشار (با توجه به معیار ارزیابی عملکرد PEC) در 15٪ حجمی نانوسیال می باشد. اعمال میدان مغناطیسی بر جریان نانو سیال در مبدل نیز به افزایش انتقال حرارت در مبدل کمک می کند در حالی که افت فشار کل را نیز افزایش می دهد. میزان سرعت جریان در ضریب انتقال حرارت جابجایی مبدل حرارتی و نیز میزان افت فشار کل در آن تاثیر مشهودی دارد. شبیه سازی مبدل حرارتی در مقادیر مختلف عدد رینولدز جریان آشفته نشان می دهد که افزایش عدد رینولدز تاثیر مستقیم بر روی انتقال حرارت جابجایی و افت فشار کل دارد. نتایج نشان می دهد که در شدت میدان مغناطیسی با عدد هارتمن40 بهترین نسبت انتقال حرارت به افت فشار مبدل رخ می دهد. بهترین عدد PEC در عدد هارتمن 40 و به مقدار 05/1 می باشد. در حالیکه با افزایش بیشتر عدد هارتمن به 60 و 80 مقدار عدد PEC افت پیدا می کند و در عدد هارتمن 80 به 99/0 کاهش یابد که عملا استفاده از نانوسیال در حضور میدان مغناطیسی را بی تاثیر می کند. میزان سرعت جریان در ضریب انتقال حرارت جابجایی مبدل حرارتی و نیز میزان افت فشار کل در آن تاثیر مشهودی دارد. مقدار عدد PEC در افزایش عدد رینولدز از 6000 به 10000، از 01/1 به 09/1 افزایش می یابد. با این حال به نظر می رسد با افزایش نسبتا کم عدد PEC و زیاد شدن هزینه ها در افزایش عدد رینولدز استفاده از مقادیر کمتر عدد رینولدز انتخاب بهینه تری باشد.

    کلید واژگان: مبدل حرارتی دو لوله ای، نانو سیال، لوله شیاردار مارپیچی، میدان مغناطیسی، معیار ارزیابی عملکرد
    Amin Alami Nia *, MohammadHossein Ghanbari Arzili

    In the present work, a special type of concentric two-pipe heat exchangers has been analyzed, in which the inner tube of the heat exchanger is considered as helical grooved. The turbulent flow of water-aluminum oxide nanofluid is used on both sides of the heat exchanger and a constant intensity magnetic field is used to enhance the effect of using the nanofluid. The effect of using this system as well as the use of nanofluid and magnetic field on the total heat transfer coefficient and the total pressure drop of the heat exchanger have been investigated. The results of studies in this field show that the use of nanofluids increases the heat transfer that occurs in the heat exchanger and also decreases the total pressure. While the most suitable volume percentage of nanofluid for the best ratio of heat transfer to pressure drop is also reported to be 15%. The numerical results of this article have also shown that the best optimal conditions in terms of heat transfer enhancement and pressure drop (according to the PEC performance evaluation criteria) are at 15% volume of nanofluid. Applying a magnetic field to the nanofluid current in the transducer also helps to increase the heat transfer in the heat exchanger while also increasing the total pressure drop. The amount of flow velocity has an obvious effect on the displacement heat transfer coefficient of the heat exchanger as well as the amount of total pressure drop. The simulation of the heat exchanger in different values ​​of the turbulent flow Reynolds number shows that the increase in the Reynolds number has a direct effect on the displacement heat transfer and the total pressure drop. The results show that in the intensity of the magnetic field with Hartmann number 40, the best ratio of heat transfer to the pressure drop of the heat exchanger occurs. The best PEC number in Hartmann number 40 is 1.05. However, with further increase of Hartmann number to 60 and 80, the value of PEC number decreases and in Hartmann number 80 decreases to 0.99, which practically makes the use of nanofluid in the presence of magnetic field affectless. The rate of flow velocity has a significant effect on the heat transfer coefficient of the heat exchanger and also the rate of total pressure drop. The value of the PEC number increases from 1.01 to 1.09 in increasing the Reynolds number from 6000 to 10000. However, it seems that with a relatively small increase in the PEC number and increasing costs in increasing the Reynolds number, using a lower Reynolds number scaler is a better choice.

    Keywords: Two-pipe heat exchanger, nanofluid, Helical grooved pipe, Magnetic field, PEC
  • فروزان مرادی، سید پدرام پورنادری*
    در این مطالعه، تاثیر میدان مغناطیسی بر هیدرودینامیک و انتقال حرارت جریان آرام نانوسیال در یک میکروکانال همراه با انبساط ناگهانی یک طرفه در عدد رینولدز پایین بررسی می شود. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی با توسعه یک کد به زبان برنامه نویسی فرترن به روش تفاضل محدود بر روی یک شبکه جابه جا شده گسسته سازی و حل می شوند. نتایج  شبیه سازی نشان می دهد که در عدد رینولدز پایین، گردابه ای بعد از پله تشکیل نمی گردد. در حضور میدان مغناطیسی، ضریب اصطکاک با افزایش  کسر حجمی کاهش می یابد. در کسرحجمی 4 درصد، این کاهش در مقایسه با آب خالص در اعداد هارتمن  20 و 40 به ترتیب 25 درصد و 18 درصد است. با اعمال میدان مغناطیسی ضریب اصطکاک افزایش می یابد. برای نانوسیال با غلظت 4 درصد، افزایش ضریب اصطکاک متوسط در مقایسه با آب در اعداد هارتمن 20 و 40 به ترتیب 176 و 337 درصد می باشد. در عدد رینولدز پایین، تاثیر میدان مغناطیسی بر روی عدد ناسلت ناچیز می باشد. با افزایش  کسر حجمی عدد ناسلت کاهش می یابد. در  کسر حجمی  4 درصد، تقریبا 12 درصد کاهش در عدد ناسلت در مقایسه با آب مشاهده می گردد. بررسی معیار ارزیابی عملکرد نشان می دهد که اعمال میدان مغناطیسی، منجر به بهبود عملکرد سیستم می گردد. در عدد هارتمن 20 و  کسر حجمی 4 درصد، حدود 11 درصد افزایش در ضریب عملکرد نسبت حالت بدون میدان مشاهده می شود.
    کلید واژگان: نانوسیال، میکروکانال، انبساط ناگهانی، میدان مغناطیسی، عدد رینولدز پایین
    Foroozan Moradi, Pedram Pournaderi *
    In this study, the magnetic field effect on the hydrodynamics and heat transfer of the laminar flow of a nanofluid in a microchannel with one-sided sudden expansion at a low Reynolds number is investigated. The governing equations including mass, momentum, and energy conservation equations are discretized and solved on a staggered grid using the finite difference method by developing a Fortran code. The simulation results show that at a low Reynolds number, no vortex is formed after the step. In the presence of a magnetic field, the friction coefficient decreases with volume fraction. At a volume fraction of 0.04, this reduction in comparison with water at Hartmann numbers of 20 and 40 is 25 and 18 percent, respectively. By applying the magnetic field, the friction factor increases. For nanofluid with a volume fraction of 0.04, the enhancement of average friction factor in comparison with water at Hartmann numbers of 20 and 40 is 176 and 337 percent, respectively. At a low Reynolds number, the magnetic field effect on the Nusselt number is negligible. The Nusselt number decreases with volume fraction. At a volume fraction of 0.04, a reduction of about 12 percent is observed in the Nusselt number in comparison with water. Examining the performance evaluation criteria shows that applying a magnetic field improves the system's performance. At a Hartmann number of 20 and volume fraction of 0.04, an enhancement of about 11 percent in performance coefficient is observed in comparison with the case that the magnetic field is absent.
    Keywords: Nanofluid, microchannel, Sudden expansion, Magnetic field, Low Reynolds number
  • امیراصلان مسافری، مصطفی اسماعیلی*، امیرحسین ربیعی

    در مطالعه حاضر مشخصات ارتعاش ناشی از گردابه سیال هادی جریان الکریسیته حول استوانه قرار گرفته بر بستر الاستیک به صورت عددی بررسی شده است. جریان سیال تحت تاثیر میدان مغناطیسی یکنواخت در راستای محور استوانه بوده تا کارایی این روش کنترل فعال حلقه باز در کاهش ارتعاشات ناشی از گردابه سازه مورد ارزیابی قرار گیرد. جهت تحلیل این مسیله دو طرفه تعامل سازه و سیال، روش عددی حجم محدود برای حل معادلات پیوستگی، مومنتوم حاکم بر جریان سیال و روش انتگرال صریح برای حل معادلات حرکت سازه صلب استفاده شده است. شبیه سازی ها به ازای سرعت های کاهش یافته 2 تا 9 و مقادیر مختلف عدد استورات انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد، اثربخشی میدان بسیار خوب بوده و ارتعاش عرضی و طولی به صورت کامل (100%) کاهش یافته است. برای تمام سرعت های کاهش یافته، با افزایش قدرت میدان مغناطیسی، رفته رفته روند ریزش گردابه ها متوقف شده تا جایی که بطور کلی یک دنباله متقارن تشکیل شده و با عبور از شدت میدان مغناطیسی بحرانی حتی دنباله گردابه متقارن نیز ناپدید می شود.

    کلید واژگان: ارتعاشات القایی ناشی از گردابه، تعامل سازه و سیال، میدان مغناطیسی، شبیه سازی عددی
    Mosaferi Amir Aslan, Mostafa Esmaeili *, AmirHossein Rabiee

    The present study numerically evaluates vortex-induced vibration (VIV) for an electrically conductive fluid around a cylinder on an elastic support. The flow is subjected to a uniform magnetic field in the z-direction to evaluate the VIV attenuation performance of this open-loop active control method. To analyze this fluid-structure interaction (FSI) problem, the finite volume method (FVM) was employed based on the SIMPLE algorithm to solve the governing continuity and momentum equations of the fluid flow and an explicit integration method to solve the motion equations of the rigid structure. Simulations were carried out at reduced velocities of 2-9 and different Stuart numbers. The simulation results demonstrated that the magnetic field was significantly effective and wholly (100%) suppressed transverse and longitudinal VIVs. A rise in the magnetic field magnitude eliminated vortex shedding for all the reduced velocities, leading to a symmetric wake. The symmetric vortex even disappeared above the critical Stuart number.

    Keywords: Vortex-Induced Vibration, Fluid-structure interaction (FSI), Magnetic field, Numerical simulation
  • سید سینا ادیبی طوسی، حمیدرضا گشایشی*، ایمان زحمتکش، وحید نجاتی

    محدودیت دسترسی به منابع آب شیرین کمبود آب را به عنوان یک بحران مطرح کرده است. از این رو آب شیرین کن های خورشیدی امروزه مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی که دارای 28 پله به ارتفاع 30 میلی متر، عرض 110 میلی متر و طول 840 میلی متر می باشد، در این تحقیق طراحی، ساخته و استفاده شده است. به منظور افزایش نرخ تولید روزانه، دستگاه در 4 حالت مختلف 1) ساده، 2) همراه با ماده تغییر فاز دهنده (PCM)، 3) همراه با نانو ماده تغییر فاز دهنده (NPCM) ترکیبی، 4) همراه با NPCM ترکیبی تحت میدان مغناطیسی، آزمایش و بهینه سازی شده است. از ماده تغییر فازدهنده (پارافین) و نانو ماده تغییر فاز دهنده (اکسید گرافن + اکسید آهن) به صورت 50% ترکیبی به عنوان منبع ذخیره انرژی گرمایی به جهت ادامه شیرین سازی آب پس از غروب خورشید، استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات، مشخص شد حالت چهارم آزمایش یعنی نانو ماده تغییر فاز دهنده هیبریدی تحت میدان مغناطیسی نسبت به حالت ساده 98 درصد افزایش نرخ تولید داشته است.

    کلید واژگان: آب شیرین کن خورشیدی پلکانی، ماده تغییر فاز دهنده، نانو هیبریدی، میدان مغناطیسی، انرژی خورشیدی، انرژی تجدید پذیر
    S. S. Adibi Toosi, H. R. Goshayeshi *, I. Zahmatkesh, V. Nejati

    Limited access to fresh water sources has raised water shortage as a crisis. Therefore, solar desalinations have received special attention today. A stepped solar desalination device which has 28 steps with a height of 30 mm, a width of 110 mm and a length of 840 mm has been designed, built and used in this research. In order to increase the daily production rate, the device has been tested and optimized in 4 different modes: first mode) simple, second mode) with phase change material (PCM), third mode) with Hybrid Nano phase change material (NPCM), fourth mode) with Hybrid NPCM under magnetic field. The phase change material and Hybrid Nano phase change material have been used as a source of thermal energy storage to continue the desalination of water when the sun sets. After conducting the tests, it was found that the fourth mode of the test, i.e. the Hybrid Nano phase change material under the magnetic field, had a 98% increase in the production rate compared to the simple mode.

    Keywords: Stepped solar still, Phase change material, Hybrid Nano, Magnetic field, Solar energy, Renewable energy
  • مهدی مسلمی*، فائزه نجاتی

    در این مطالعه انتقال گرمای همرفتی اجباری جریان لایه ای نانو سیال آب و اکسید مس در میکرو کانال موج دار  در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش عددی مورد بررسی قرارگرفته است . معادلات تابع جریان، انتقال گردابه و انرژی به روش تفاضل محدود گسسته سازی شده و با  قراردادن شرایط مرزی توجه به شرایط مرزی موردنظر در محیط نرم افزار فرترن حل می گردند. تاثیر پارامترهای مختلفی ازجمله عدد رینولدز در محدوده 500-50 ، کسر حجمی 0-10% ، عدد هارتمن 20-0 و دامنه موج های 3/0-0 بر عملکرد یک میکرو کانال موج دار  موردبررسی قرار می گیرد.  با توجه به نتایج به دست آمده، شکل سینوسی میکرو کانال به طور مستقیم بر انتقال گرما تاثیر گذاشته و با افزایش دامنه موج میکرو کانال عدد ناسلت افزایش می یابد. از طرفی گردابه های ایجادشده در رینولدزهای بالا نیز سبب بهبود کارایی میکرو کانال و افزایش انتقال گرما می گردد. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد هارتمن، خط جریان در نزدیکی دیواره منظم تر شده و با توجه به گرادیان دمایی ایجادشده، عدد ناسلت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: انتقال گرما، نانو سیال، جریان گردابی، میدان مغناطیسی، میکرو کانال موج دار، بهبود کارایی
    M. Moslemi, F. Nejati

    In this study, numerical method of forced convection heat transfer of laminar flow of nano fluid water and copper oxide in wavy micro channel in the presence of magnetic field is investigated. The equations of flow stream function, vorticity and energy are discretized by finite difference method and are solved according to the desired boundary conditions and the development of a FORTRAN software. The effect of various parameters such as Reynolds number 50-500, volume fraction 0-10%, Hartmann number 0-20, and wave amplitude 0 – 0.3 was evaluated in improving the performance of a wavy micro channel. According to the presented results, the sinusoidal shape of the micro channel has a direct effect on the heat transfer and the Nusselt number increases with the increase of the micro channel wave amplitude. On the other hand, the vortices created at high Reynolds have also improved micro channel efficiency and increased heat transfer. The results showed that with increasing Hartmann number the flow line near the wall became more regular and due to the created temperature gradient, the Nusselt number increased

    Keywords: Heat transfer, nanofluid, Vorticity, magnetic field, wavy micro channel, efficiency improvement
  • علیرضا علیزاده جاجرم، حمیدرضا گشایشی*، کاظم بشیرنژاد، ایمان زحمتکش

    در این پژوهش عملکرد یک لوله گرمایی نوسانی سه بعدی در زوایای مختلف استقرار از صفر تا 90 درجه با سیال عامل آب مقطر و نانوسیال به صورت تجربی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نانوسیال Fe3O4  با کسر جرمی 1/0 درصد تهیه و برای پایداری آن از سورفکتانت تترامتیل آمونیوم هیدرواکسید استفاده شد. ابتدا آزمایشات در شارهای گرمای ورودی مختلف (30 تا 300 وات) و نسبت های پرشدگی 50 و 60 درصد انجام و نسبت پرشدگی بهینه (50%) مشخص گردید. سپس با این مقدار، عملکرد حرارتی لوله گرمایی نوسانی در زوایای مختلف بدون حضور و همچنین با اعمال میدان مغناطیسی ارزیابی شد. نتایج آزمایشات نشان داد که نانوذرات Fe3O4 می توانند عملکرد گرمایی دستگاه را بهبود بخشند. همچنین  مشخص شد که نسبت پرشدگی بهینه برای این دستگاه 50 درصد می باشد. با افزایش شار گرمای ورودی، مقاومت گرمایی لوله گرمایی کاهش می یابد. علاوه بر این نتایج نشان داد که زاویه شیب لوله گرمایی تاثیر قابل توجهی بر عملکرد لوله گرمایی دارد. در حالت افقی عملکرد دستگاه اصلا مناسب نبود، اما با اعمال میدان مغناطیسی، دستگاه می تواند به کار خود ادامه دهد.

    کلید واژگان: لوله گرمایی نوسانی سه بعدی، نسبت پرشدگی، زاویه استقرار، نانوسیال مغناطیسی، میدان مغناطیسی، مقاومت گرمایی
    A. R. Alizadeh, H. R. Goshayeshi, K. Bashirnezhad, I. Zahmatkesh

    In this research, the performance of a three-dimensional oscillating heat pipe in different inclination angles from 0 to 90 degrees with distilled water and ferrofluid as operating fluid has been studied and compared experimentally. Fe3O4 ferrofluid was prepared with a mass fraction of 0.1% and tetramethyl ammonium hydroxide surfactant was used for its stability. First Experiments were performed at different input heat input fluxes (30 to 300 watts) and in filling ratios if 50 and 60%, and the optimal filling ratio (50%) was determined. Then with this value, the thermal performance of the oscillating heat pipe was evaluated at different angles without presence and also by applying a magnetic field. The experimental results showed that Fe3O4 nanoparticles could improve the thermal performance of the device. It was also found that the optimal filling ratio for this device is 50%. As the inlet heat flux increases, the thermal resistance of the OHP decreases. In addition, the results showed that the inclination angle of the heat pipe has a significant effect on the performance of the OHP. In horizontal mode, the device did not work at all, but by applying a magnetic field, the device can continue to operate.

    Keywords: 3-D oscillating heat pipe, filling ratio, inclination angle, ferrofluid, magnetic field, thermal resistance
  • مبین غفاری شاد، مصطفی والی زاده اردلان، علی جوادی*
    پژوهش حاضر به بررسی ساختار یک راکتور گداخت هسته ای و اهمیت سیال هیدرودینامیک مغناطیسی پرداخته است. در راکتورهای گداخت هسته ای سیال توسط یک لایه جداکننده، از بدنه اصلی بلنکت فاصله می گیرد. ساختار جداکننده از دو جهت حائز اهمیت فراوان است. این ساختار در اولویت اول به عنوان عایق حرارتی عمل می کند. در اولویت دوم برای جداکننده برای تنظیم فشار و کاهش آن استفاده می شود. موضوعاتی که در این پژوهش برای بررسی انتخاب شده اند عبارتند از: تاثیر شدت میدان مغناطیسی، پروفیل و ابعاد سطح مقطع بلنکت، ضخامت دیواره ها، بر سرعت جریان و افت فشار و همچنین تعیین پروفیل تغییرات سرعت جریان تحت تاثیر شدت میدان مغناطیسی. نتایج به دست آمده نشان می دهند که سرعت ماکزیمم در بلنکت با سطح مقطع مستطیلی در میدان 1 تسلا، 11 درصد و در میدان 4 تسلا، 9 درصد بیشتر از بلنکت با سطح مقطع مربع است. همچنین افزایش شدت میدان مغناطیسی از 1 تسلا به 4 تسلا باعث افزایش 9 برابری افت فشار در بلنکت با سطح مقطع مربع و افزایش 11 برابری افت فشار در بلنکت با سطح مقطع مستطیل می شود.
    کلید واژگان: مگنتوهیدرودینامیک، بلنکت، افت فشار، میدان مغناطیسی، مطالعه عددی، هم جوشی هسته ای
    Mobin Ghafari Shad, Mostafa Valizadeh Ardalan, Ali Javadi *
    The present study investigates the structure of a nuclear fusion reactor and the importance of magnetic hydrodynamic fluid. In reactors, the fluid is separated from the main body of the blanket by a separating layer. The separating structure is important in two ways. This structure primarily acts as a thermal insulator. The second priority is used for the separator to adjust the pressure and reduce it. The topics selected in this study are: the effect of magnetic field strength, profiles and dimensions of a blanket, wall thickness, flow velocity and pressure drop, as well as the profile of flow velocity changes due to magnetic field strength. The results show that the maximum velocity in blanket with rectangular cross section in 1T field is 11% and in 4T field is 9% faster than blanket with square cross section. Also, increasing the magnitude of the magnetic field from 1T to 4T causes a 9-fold increase in pressure drop in the blanket with a square cross-section and an 11-fold increase in the pressure drop in the blanket with a rectangular cross-section.
    Keywords: Magneto Hydrodynamics, Blanket, Pressure Drop, Magnetic Field, Numerical Study, Nuclear Fusion
  • المیرا مجاور زرگر، مجید ساده دل*، محمدرضا کرفی
    امروزه استفاده از میکروربات های مغناطیسی به دلیل حداقل تهاجمی بودن آن ها، در کاربردهای پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از چالش های این میکروربات ها، کنترل خودکار آن ها در بدن موجود زنده جهت رسیدن به هدفی مشخص می باشد. با توجه به کوچک بودن اندازه میکروربات، موقعیت و جهت آن با استفاده از میدان مغناطیسی خارجی کنترل می شود که این میدان مغناطیسی به وسیله آهنربای دائم و یا آهنربای الکتریکی ایجاد می شود. یکی از مزیت های استفاده از آهنربای الکتریکی جهت ایجاد میدان مغناطیسی خارجی، امکان کنترل جهت و اندازه میدان مغناطیسی، توسط کنترل جریان الکتریکی است. در این مقاله میکروربات به صورت یک دو قطبی مغناطیسی نقطه ای در نظر گرفته شده است که با استفاده از قوانین ماکسول نیرو و گشتاور وارد بر دو قطبی برحسب جریان هر یک از آهنربای الکتریکی بدست آمده است. همچنین الگوریتمی، جهت مسیریابی ربات در محیطی با موانع نامشخص بدون محاسبه کردن مسیر از پیش تعیین شده، پیشنهاد شده است. علاوه بر این، صحت روابط بدست آمده و الگوریتم طراحی شده از طریق شبیه سازی حرکت ربات در نرم افزار متلب مورد بررسی قرار گرفته شده است که کارایی استفاده از سه آهنربای الکتریکی برای کنترل موقعیت میکروربات مغناطیسی در حرکت صفحه ای را تایید می کند.
    کلید واژگان: میکروربات، تحریک مغناطیسی، میدان مغناطیسی، الگوریتم جهت یابی
    Elmira Mojaver Zargar, Majid Sadedel *, Mohammad Reza Karafi
    Recently, magnetic microrobots have attracted much attention in biomedical applications due to their minimally invasive features. One of the challenges in this field is about in-vivo autonomous control of microrobots to reach a predefined target. In concern to the submillimeter size of the microrobots, their position and orientation are controlled by an external magnetic field which is generated by permanent magnets or electromagnets. One of the advantages of using electromagnets to produce an external magnetic field is the ability to control the magnitude and orientation of the magnetic field by manipulating the electrical current of each electromagnet. In this study, by using Maxwell’s equations and considering the microrobot as a point dipole, the exerted force and torque relations are driven as a function of electromagnets’ electrical current. Moreover, a navigation algorithm is proposed to guide the robot through unknown obstacles without planning the whole path. Furthermore, the driven equations and designed algorithms are validated by simulating the microrobot’s motion using MATLAB software, which confirms the effectiveness of using three electromagnets to control an electromagnet microrobot’s planer motion.
    Keywords: Microrobot, Magnetic Actuation, Magnetic Field, Navigation Algorithm
  • سینا اخباری*، مرتضی فرهید، مسعود دهناد، رضا گلزاریان

    در سال های اخیر محرک های الکترومغناطیسی خطی کاربرد ویژه ای در ایجاد حرکت ربات های کوچک و اعمال نیروهای میلی نیوتنی جهت کالیبراسیون استندهای سنجش تراست رانشگرها یافته است. در این مقاله به طراحی و ساخت یک محرک الکترومغناطیسی خطی با بازه نیرویی میلی نیوتنی پرداخته شده است. دراین راستا، ابتدا روابط تحلیلی برای بدست آوردن پارامترهای میدان مغناطیسی و نیروی لورنتس استخراج شده و سپس، بر اساس معیارهای طراحی حساسیت نیرویی بالا، اتلاف حرارتی پایین و حداقل ابعاد و وزن، مناسب ترین طراحی محرک الکترومغناطیسی مدنظر تعیین شد. بر اساس مدل طراحی شده، حساسسیت نیرویی تقریبا 1 میلی نیوتن بر آمپر حاصل شده در حالی که اتلاف توان حداکثر 1 میلی وات بود. همچنین کورس حرکتی قابل دسترسی 10 میلی متر بود. در نهایت، یک نمونه واقعی از محرک الکترومغناطیسی خطی ساخته شده و آزمایش های عملی به منظور صحه گذاری محرک الکترومغناطیسی طراحی شده انجام یافتند. بدین منظور از یک ترازوی دقیق با دقت 0.01 گرم و منبع تغذیه با رزولوشن 1 میلی آمپر بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که حداکثر اختلاف بین نیروی محاسبه شده و اندازه گیری شده 2.5 درصد بود. در نتیجه، مطابقت خوبی بین داده های تجربی و مقادیر تحلیلی متناظر وجود دارد.

    کلید واژگان: محرک الکترومغناطیسی، مدل سازی تحلیلی، میدان مغناطیسی، ساخت، صحه گذاری، حساسیت میلی نیوتنی
    Sina Akhbari*, Morteza Farhid, Masoud Dehnad, Reza Golzarian

    In recent years, linear electromagnetic actuators have gained special attention in small robot actuation and calibration of milli newton thruster stands. In this paper, a linear electromagnetic actuator with a force range of milli newtons is designed and manufactured. In this regard, first the analytical relationships of the magnetic field and Lorentz force were derived and then, based on the desired design criteria meaning high force sensitivity, low heat loss and minimum geometric dimensions and weight, the appropriate design parameters of the electromagnetic actuator is obtained. According to the results, the  obtained force constant is approximately 1 mN/A while the maximum power loss is 1 mW at available stroke of 10 mm. Finally, a prototype of the linear electromagnetic actuator is manufactured and experiments are performed to validate the electromagnetic actuator. For this purpose, a precision scale with an accuracy of 0.01 gr and a power supply with a resolution of 1 mA is utilized. The results showed that the maximum difference between the calculated and measured force was 2.5%. Therefore, there is a good correlation between the experimental data and the corresponding analytical values.

    Keywords: electromagnetic actuator, analytical modeling, magnetic field, milli newton sensitivity, manufacturing, validation
  • شهروز یوسف زاده *، محمدمهدی دوستدار، رضا سرلک

    در این پژوهش انتقال حرارت جابجایی آزاد برای محفظه مربعی شکل حاوی دو نانوسیال آب-آلومینا و آب-مس که تحت تاثیر میدان مغناطیسی مورب قرار دارد به روش عددی شبیه سازی شده و تاثیر پارامترهایی مانند عدد رایلی ()، عدد هارتمن ()، زاویه میدان مغناطیسی ()، کسر حجمی نانوذرات ()، نوع منبع حرارتی (خطی یا سینوسی)، طول منبع حرارتی () و پارامتر غیریکنواختی چشمه ()، بر روی میدان های جریان و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش عدد رایلی و عدد هارتمن، میزان انتقال حرارت به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین عملکرد حرارتی محفظه با افزایش زاویه میدان مغناطیسی (از 0 تا 90 درجه) بهبود می یابد و با افزودن نانوذرات جامد به سیال پایه افزایش نسبی انتقال حرارت در محفظه مشاهده می شود. در اعداد رایلی بالا و پایین، بیشینه انتقال حرارت مربوط به چشمه دما ثابت می باشد و پس از آن برای اعداد رایلی بالا چشمه سینوسی با  و برای اعداد رایلی پایین، که انتقال حرارت هدایت بر محفظه حاکم است، چشمه خطی با  دارای بیشترین عدد ناسلت متوسط می باشند. با بررسی طول منابع حرارتی می توان دریافت که با افزایش طول چشمه ها، میزان انتقال حرارت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: انتقال حرارت، نانوسیال، میدان مغناطیسی، محفظه مربعی، چشمه حرارتی
    Shahrouz Yousefzadeh *, Mohammad Mehdi - Doustdar, Reza Sarlak

    In this research, the natural convection heat transfer for a square enclosure containing two Nano-fluids, water-alumina and water-copper, which is affected by a diagonal magnetic field, is simulated numerically and the effects of some parameters such as Rayleigh number ( ), Hartmann number ( ), magnetic field angle ( ), nanoparticle volume fraction ( ), type of heat source (linear or sine), length of the heat source ( ) and the non-uniformity parameter of the source ( ) have been studied on the flow and temperature fields. The results show that with increasing Rayleigh  number and Hartmann number, the amount of heat transfer increases and decreases, respectively. Also, the thermal performance of the enclosure is improved by increasing the angle of the magnetic field (from 0 to 90 degrees) and by adding solid nanoparticles to the base fluid, it means a relative increment in enclosure heat transfer is observed. In both high and low Rayleigh numbers, the maximum heat transfer is related to the constant temperature source. After that, for high Rayleigh numbers a sinusoidal source (λ = 1) and for low Rayleigh numbers a linear source (λ =0.5), where the conduction heat transfer dominates on enclosure, have the highest average Nusselt number, respectively. The results also indicate that when the length of heat sources increases, the rate of heat transfer increases too.

    Keywords: Heat Transfer, Nano-Fluid, Magnetic Field, Square Enclosure, Heat Source
  • نریمان اشرفی خراسانی*، الهام طهماسبی

    در مطالعه حاضر، با در نظر گرفتن کشش های مغناطیسی و حرارت ایجاد شده در اثر جریان الکتریکی و جریان گردابی، معادلات غیرخطی جدیدی برای بررسی رفتار ارتعاشی ورق های فرومغناطیس حامل جریان الکتریکی واقع در میدان مغناطیسی ارائه شده است. پس از استخراج معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم با استفاده از قانون دوم نیوتن، معادلات غیرخطی کوپل با استفاده از روش گالرکین گسسته سازی شده و سپس به صورت عددی حل شده اند. نتایج عددی ارائه شده در تحقیق حاضر با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه شده و سپس اثر پارامترهای مختلف بر روی مشخصه های ارتعاشی ورق فرومغناطیس نرم بررسی شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی تاثیر قابل توجهی بر روی رفتار ارتعاشی نوار ورق دارند و منجر به افزایش دامنه نوسانات سیستم می شوند. وجود میدان مغناطیسی باعث کاهش سفتی معادل ورق شده و افزایش آن ناپایداری استاتیکی را در سیستم رقم می زند. همچنین با در نظر گرفتن مولفه نیروی ایجاد شده در اثر کشش های مغناطیسی که نوآوری این مقاله می باشد، خیز استاتیکی در ورق ایجاد می شود و بر روی پاسخ حالت ماندگار آن تاثیر می گذارد. از طرفی در بررسی اثرات حرارتی مشخص گردید که فرض کوپل حرارتی باعث افزایش فرکانس طبیعی نوار ورق می شود.

    کلید واژگان: رفتار ارتعاشی، ورق فرومغناطیس، جریان الکتریکی و گردابی، میدان مغناطیسی، کشش مغناطیسی
    Nariman Ashrafi Khorasani *, Elham Tahmasebi

    In the present study, considering the magnetic tractions and heat generated by electric current and eddy current, new nonlinear equations have been proposed to investigate the vibrational behavior of ferromagnetic plates carrying an electric current under a magnetic field. After extracting the governing differential equations of the system using Newton's second law, the coupled nonlinear equations are discretized using the Galerkin method and then solved numerically. The numerical results presented in the present study are compared with the results in the technical literature and then the effect of different parameters on the vibration characteristics of soft ferromagnetic plates is investigated. The results show that the magnetic field and electric current have a significant effect on the vibration behavior of the plate and lead to an increase in the amplitude oscillations of the system. The presence of a magnetic field reduces the equivalent stiffness of the plate and increases it, resulting in static instability in the system. Also, by considering the force created by magnetic tractions, a static rise is created in the plate and affects its steady-state response. In the study of thermal effects, it was found that the assumption of thermal coupling increases the natural frequency of the plate.

    Keywords: Vibration Behavior, Ferromagnetic Plate, Electric, Eddy Current, Magnetic Field, Magnetic Traction
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال