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

entropy generation

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه entropy generation در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • Hamdi Ayed, Arshad Khan *, Taza Gul, Abir Mouldi, Hamiden Abd Khalifa, Agaeb Alanzi
    This study examines the generation of irreversibility and the behavior of stagnation point hybrid nanofluid flow on a Riga plate. The effects of nonlinear thermally convective and solar radiation are incorporated in the modeled equations. The nanoparticles of (Cu) and (Al2O3) are mixed with Glycol (C3H8O2) to hybridized it. The leading equations have been changed to dimension-free form by using the set of appropriate variables and then have been evaluated by Artificial Neural Network (ANN) approach. It is revealed in this work that, the velocity panels are amplified with expansion in Grashof number and electromagnetic factor while declined with escalation in magnet/electrode factor and nanoparticles concentration. Upsurge, in Eckert number for both the scenarios (Ec < 0) and (Ec > 0), the radiation factor and nanoparticles concentration cause augmentation in thermal characteristics. Radiation factor has positive impacts on Bejan number and generation of Entropy. Moreover, Bejan number is retarded while entropy is augmented with growth in Brinkman number. It is also established in this work that the principle of entropy generation for hybrid nanoparticles supports the efficient delivery of drug in cancer treatment.
    Keywords: Nanofluidics, Artificial Neural Network, Entropy Generation, Casson Fluid Nonlinear Convection, Thermal Radiation
  • B.J. Gireesha *, L. Anitha
    The elite implementations of the trihybrid nanoliquid are converting solar thermal energy, photovoltaic heat collectors, and power storage. This work explores the irreversibility analysis in an upright microchannel subjected to convective ternary hybrid nanoliquid flow with quadratic thermal radiation. The consequences of the Darcy Forchheimer rule, heat source coefficient, and no slip condition on the thermal performance are studied. In the base liquid engine oil, the three distinct types of nanoparticles having different shapes including spherical (Ti), cylindrical (MgO) and platelet (Cu) configurations were considered in this scrutiny. The combined model is used to approach trihybrid and hybrid nanoliquid thermophysical properties. The governing partial differential equation is transferred into the ordinary differential equation by employing dimensionless terms. In the next step to solve the ordinary differential equations, the RKF45 numerical technique is used. The acquired upshots divulge that the improved temperature parameter strongly supports the flow profile. Thermal profile inflates with increased Darcy number. The entropy production shows dual behaviour for the escalated quadratic radiation parameter. With an enhanced darcy number of 400%, the entropy generation rises by 14% in the ternary hybrid nanoliquid circumstances and rises by 11% in the hybrid nanoliquid situation. In addition, when the combination of spherical, cylindrical, and platelet nanoparticles is considered the rate of thermal transfer is greater compared to spherical and cylindrical nanoparticle combinations.
    Keywords: Quadratic Thermal Radiation, Darcy-Forchheimer Rule, Ternary Hybrid Nanoliquid, Entropy Generation, No-Slip, Convective Boundary Conditions
  • L. Boutas, M. Marzougui, J. Zinoubi *, S. Gannouni
    The present work reports a CFD study of the magneto-convection of a ferrofluid (Fe3O4/water) circulating in a mini-channel under the influence of different vortex generators (fins and permanent magnets). The lower surface of the mini-channel is maintained at a constant temperature, while the upper surface is thermally insulated. The influence of fins, magnetic field intensity, and Reynolds number on the thermal and dynamic characteristics of the flow was numerically investigated using the finite volume method. The obtained results show that the coexistence of these two types of vortex generators considerably affects the flow structure; Entropy generation and heat transfer rate. Finally, the analysis of the different results shows that the concurrent presence of both the magnetic field and the fins results in a notably more efficient system. Using magnetic sources and fins simultaneously in a system with an intense magnetic field and a low Reynolds number can lead to a large gain in heat transfer.
    Keywords: Ferrofluids, Vortex generator, Magnetic source, Magnetic body force, Entropy generation
  • W. Sanghirun, W. Asvapoositkul *
    One of the most serious problems among smallholder farmers in South and Southeast Asia associated with the use of a surface water irrigation pump is low engine performance. The main cause of this low performance is the decrease in the flow field energy conversion mechanism caused by irreversible processes. The energy conversion theory suggests that pump efficiency is maximum when the loss is minimum. Whatever the origin of the losses, the deterioration in engine performance is due to a deterioration in the reversibility of the pump system. In this study, the pump is classified as the propeller impeller (PI), the improved axial or typical impeller (TI), and the conical hollow-shaped impeller (CI). Entropy production is applied to the pump on design improvement and loss sources location and mechanisms. The entropy production consists of viscous dissipation and turbulent dissipation. In this study, the pump design improvement of various designs based on entropy production has been studied in detail to predict energy loss in areas such as the inlet section, impeller, or discharge pipe. With the entropy generation, the optimum efficiency of different pump designs CI, PI, and TI were determined. The results showed that in all designs, more than 63% of the total entropy generation came from turbulent distribution. The flow in the pumps was analyzed in detail in comparison with entropy generation. It was found that the entropy generation rate increased in the secondary flow direction and was consistent with free-stream velocity. The PI design at the inlet pipe should be modified for reducing flow separation and entropy generation. All design impellers showed high energy losses, especially near the hub and tip along the leading edge and trailing edge. Therefore, it is possible to determine which features of the flow and entropy generation are relevant to the pump improvement.
    Keywords: Entropy generation, Surface water irrigation pump, CFD, Propeller impeller, Axial impeller, Conical hollow-shaped impeller
  • مهدی بقراطی*
    با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.
    کلید واژگان: انتقال حرارت، تولید انتروپی، کانال با مانع، نانو ذرات، Al2o3، CNT
  • Saber Yekani Motlagh, Iman Tolouie, Ehsan Tolouie, Farrokh Mobadersani *
    The present article presents an innovative method to reduce drag in flow over a cylinder by using Kelvin force. In contrast to the previous works, there is no need to move or additional geometry parts. For this purpose,  nanofluid is injected from gaps embedded over the circular cylinder surface. Moreover, the heat transfer rate has been evaluated over the rigidly fixed cylinder surface. In this study, flow and heat transfer characteristics are investigated by the open-source code of Openfoam, under the effect of the induced magnetic field of a single electric current carrier wire. The modified model of Buongiorno that contains the magnetophoresis term is utilized for the two-phase modeling of ferrofluid flow. For discretization of the governing unsteady equations including conservation laws of mass, volume fraction transport, and momentum equations that contain the ferro-hydrodynamics force as a source term, the Finite volume method, and PISO algorithm are considered. The drag coefficient, entropy generation, Nusselt number, streamlines, and temperature contours are computed for three Reynolds numbers of 120,150, and 180. It is obtained that, the presence of the magnetic field at various volume fractions has significant effects on these parameters. For instance, by increasing the magnetic intensity (B) from 0 to 0.002 T, the pressure drag coefficient, the total entropy generation, and the Nusselt number are reduced by about 153%, 11.76%, and 17.24%, respectively.
    Keywords: Vortex Shedding, Flow Control, Heat Transfer, Ferrohydrodynamics (FHD), Boungiorno Model, Entropy Generation
  • محمد نعمتی، محمد سفید

    هدف از این تحلیل عددی با استفاده از روش شبکه بولتزمن (LBM)، بررسی این مطلب است که با چه راهکارهای در دسترسی می توان مقدار انتقال حرارت و آنتروپی تولیدشده را کنترل کرد. به این منظور، انتقال حرارت جابجایی ترکیبی نانوسیال غیرنیوتنی تحت اثر میدان مغناطیسی درون محفظه مربعی حاوی دیواره رسانا مورد تحلیل قرارگرفته است. اگرچه میدان مغناطیسی و سرعت حرکت دیواره عمودی محفظه ثابت در نظر گرفته شده اند، نتایج نشان داد که با تغییر موقعیت اعمال این پارامترها مشخصات جریان و ویژگی های انتقال حرارت به وجود آمده به شدت تحت تاثیر قرار می گیرند. چنانچه میدان مغناطیسی ازنظر مکانی همانند با موقعیت اعمال سرعت اعمال شود، اثر افزایش عدد هارتمن در کاهش عدد ناسلت متوسط مشهودتر می شود. برای داشتن بیشترین مقدار عدد ناسلت، باید حرکت یک سوم بالایی دیواره موردتوجه باشد ولی بااین حال بیشترین تاثیرپذیری جریان سیال از میدان مغناطیسی به ازای حرکت یک سوم میانی دیواره مشاهده شد. با افزایش فاصله دیواره رسانا از دیواره متحرک، عدد ناسلت متوسط تا 5/1 برابر بیشتر می شود. با کاهش نسبت هدایت حرارتی از 10 به 5/0 به طور میانگین عدد ناسلت تا حدود 55 درصد کاهش می یابد. اگرچه قدرت جریان و عدد ناسلت رابطه معکوس با شاخص توانی دارد ولی با کسر حجمی نانو ذرات رابطه مستقیم دارد. مقدار آنتروپی تولیدشده، رابطه مستقیم/معکوس با عدد ریچاردسون/شاخص توانی سیال دارد.

    Mohammad Nemati, Mohammad Sefid

    The purpose of this analysis using lattice Boltzmann method (LBM) is to investigate the matter with which strategies can be used to control the amount of heat transfer and entropy formation. For this goal, the mixed convection heat transfer of non-Newtonian nanofluid under the impact of the magnetic field inside the square chamber containing the conductor wall has been analyzed. The results depicted that the flow characteristics and heat transfer are strongly affected by changing the position in these places. If the magnetic field is applied at the same location as the speed application position, the effect of increasing the Hartmann number in reducing the average Nusselt number becomes more evident. In order to have the highest value of Nusselt number, CASE3 should be considered, however, the greatest impact of magnetic field on fluid flow was observed for CASE2. By increasing the distance between the conductive wall and the moving wall, the average Nusselt number increases up to 1.5 times. By decreasing the thermal conductivity ratio from 10 to 0.5, the average Nusselt number decreases to about 55%. The entropy value has a direct/inverse relationship with the Richardson number/power-law index.

    Keywords: Conjugate heat transfer, Changing the position of applying magnetic field, Non-Newtonian nanofluid, Entropy generation, Changing the position of applying speed
  • سید رفیع کاظمی مازندرانی، محمود فرزانه گرد*، محمدمحسن شاه مردان، اکبر اصفهانی پور

    در سال های اخیر، با رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران، تعداد ایستگاه های تقلیل فشار افزایش چشمگیری داشته است. در شیرهای فشارشکن این ایستگاه ها، افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون موجب هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می گردد. بدین سبب حدود 14000 دستگاه گرمکن حمام آب قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفه پیش گرمایش آن را برعهده دارند. شوربختانه، بازدهی با میانگین 30 درصدی این گرمکن ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری شده معادل با ظرفیت نیروگاهی 400 مگاواتی را به هدر می دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی این گرمکن ها، درصدد برقراری مصالحه بین بیشینگی کارآیی و کمینگی اتلاف و هزینه آن هاست. در این مقاله، با مدل سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی گرمکن ها، سه تابع هدف شامل بازده حرارتی، عدد آنتروپی تولیدی و عدد هزینه تلف شده، تعریف و سپس مدل ریاضی مساله در قالب دو سناریو پیشنهاد شده است. آنگاه حل مدل براساس یکی از تکنیک های الگوریتم ژنیتک چندهدفه، با استفاده از روش کمینه سازی آنتروپی تولیدی و بکارگیری هم زمان نرم افزارهای ایز و متلب انجام گرفته و جبهه بهینه پارتوی هر یک از این سناریوها تعیین گردیده است. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل با انحراف کمتر از 10 ± درصد نسبت به نتایج یک نمونه واقعی، حکایت از عملکرد قابل قبول آن دارد. بر پایه این نتایج، بهبود بازده حرارتی این گرمکن ها بسته به دبی حجمی گاز در بازه بین 48 تا 55 درصد امکان پذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است. این نتایج که در قالب روابط، منحنی ها و گروه های بی بعد ارایه شده است، می تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینه گرمکن های حمام آب مورد استفاده قرارگیرد.

    کلید واژگان: ایستگاه تقلیل فشار، مبدل حرارتی، گرمکن غیرمستقیم، بازده حرارتی، آنتروپی تولیدی
    Sayyed Rafi Kazemi Mazandarani, Mahmood Farzaneh-Gord *, MohammadMohsen Shahmardan, Akbar Esfahanipour

    In recent years, with the continuous growth of natural gas consumption in Iran, the number of pressure drop stations has increased significantly. In throttling valves of these stations, the temperature drop due to the Joule-Thomson effect causes the gas to hydrate, freeze the valves, and block the transmission path. Hence, about 14,000 indirect-fired water-bath heaters have a duty for preheating high-pressure gas before entering them. Unfortunately, the 30% average efficiency of indirectly fired water-bath heaters wastes nearly one billion cubic meters of processed natural gas every year, equivalent to a 400 MW power plant capacity. In this article, intending to optimize, indirect-fired water-bath heaters were modeled thermodynamically and thermo-economically, and three objective functions including thermal efficiency, entropy generation number, and wasted cost number are defined and the mathematical model was proposed in two scenarios. Then the model was solved based on the multi-objective genetic algorithm, using the entropy generation minimization method, and the Pareto optimal fronts of the scenarios were determined. The model implementation results with a deviation of less than ±10% compared to the results of a real sample indicate its acceptable performance. Based on the techno-economic justified results, it is possible to improve the efficiency of indirectly fired water-bath heaters between 48 and 55% depending on the gas volume flow rate. The relations, curves, and dimensionless groups obtained, can be used as a reference for the optimal design of indirect-fired water-bath heaters.

    Keywords: Pressure drop station, heat exchanger, Water-bath heater, Thermal efficiency, Entropy generation
  • سروش یوسفی، مازیار چنگیزیان*، سید سعید بحرینیان
    جداساز فراصوت گاز - مایع یک نازل همگرا - واگرا است که میعان و تغییر فاز در سرعت های بالاتر از صوت از خصوصیات عملکرد این دستگاه می باشد. جریان سیال، انتقال جرم و حرارت در جداسازهای فراصوت به دلیل بر هم کنش پیچیده جریان فراصوت و تغییر فاز به خوبی درک نشده است. در این پژوهش، از معادله حالت گاز ویریال و یک مدل ریاضی برای پیش بینی دقیق پدیده چگالش خود به خودی با استفاده از نظریه های هسته زایی و رشد قطره استفاده شده است. شعاع متوسط قطره و توزیع فشار حاصل شده از مدل عددی به خوبی با داده های تجربی سازگار است. نتایج نشان داد با 3/5% کاهش دمای ورودی در فشار ثابت، شعاع متوسط قطره های خروجی بیش از 40% افزایش یافت. همچنین، با حدود 40% افزایش فشار ورودی در دمای ثابت، بیش ترین کسر جرمی مایع بیش از 90% افزایش یافت. بنابراین، استفاده از دمای پایین و فشار بالا در ورودی به منظور بهبود راندمان جداسازی ضروری است. همچنین، کم ترین میزان نرخ تولید آنتروپی ناشی از تغییرات دما مربوط به بیش ترین فشار و کم ترین دما بوده و کم ترین میزان نرخ تولید آنتروپی ناشی از تغییرات فشار مربوط به کم ترین دما و فشار است. محاسبه عدد بیجان نشان داد که برگشت ناپذیری تحت تاثیر اثرات اصطکاک سیال در مقایسه با انتقال حرارت غالب است.
    کلید واژگان: جداساز فراصوت، جریان دوفازی، چگالش خود به خودی، تولید آنتروپی، عدد بیجان
    Soroush Yousefi, Maziar Changizian *, Seyed Saied Bahrainian
    The gas-liquid supersonic separator is a convergent-divergent nozzle in which condensation and phase change at speeds higher than sound are the characteristics of this device. The fluid flow, mass, and heat transfer in supersonic separators are not understood well due to the complicated interaction of the supersonic flow and phase change. In this research, the virial gas equation of state and a mathematical model have been used to accurately predict the phenomenon of spontaneous condensation using theories of nucleation and droplet growth. The droplet average radius and pressure distribution obtained from the numerical model are well consistent with the experimental data. The results showed that with a 3.5% decrease in inlet temperature at a constant pressure, the average radius of the outlet droplets increased by more than 40%. Also, with about a 40% increase in inlet pressure at a constant temperature, the maximum liquid mass fraction increased by more than 90%. Therefore, the use of low temperature and high pressure at the inlet is necessary to improve the separation efficiency.Also, the lowest entropy generation rate due to temperature changes is related to the highest pressure and the lowest temperature, and the lowest entropy generation rate due to pressure changes is related to the lowest temperature and pressure.The Bejan number calculation showed that irreversibility is affected by the effects of fluid friction compared to heat transfer.
    Keywords: Supersonic separator, two-phase flow, Spontaneous condensation, Entropy generation, The Bejan number
  • Mohammad Nemati, Mohammad Sefid *, Ali J. Chamkha
    In the present work, heat transfer and entropy generation due to the natural convection of Newtonian and non-Newtonian fluids in two types of shear thinning and shear thickening inside a right-triangular cavity under the effect of uniform and non-uniform magnetic field by multiple relaxation time lattice Boltzmann methods have been investigated. The aspect ratio of the cavity is variable and the magnetic field is applied from left to right and perpendicular to the gravity of the cavity. The present work is validated with previous references and results presented in the form of tables, diagrams and streamlines, isothermal lines, and entropy lines. The simulation is done by writing the computer code in the Fortran language. The effect of Rayleigh number, aspect ratio, power-law index of fluid, Hartmann number and angle, and type of magnetic field applied on fluid flow and heat transfer characteristics has been evaluated. The results show that in all cases, increasing the Hartmann number and fluid power-law index leads to a decrease in the strength of flow, heat transfer rate, and entropy generated and the percentage of this effect varies depending on the number of other variables. By applying a magnetic field non-uniformly, the flow strength and heat transfer rate can be increased to about 45% and 20%, respectively. At higher Hartmann numbers, the effect of changing the type of magnetic field applied is more pronounced. The angle of the magnetic field applied is a determinant parameter on the amount of heat transfer so that the average Nusselt number in the horizontal mode is on average 15% less than in the vertical mode. Increasing of power-law index dramatically reduces the magnetic field effect so that it is ineffective for the shear thickening fluid, the type of magnetic field applied. By increasing the Rayleigh number and the aspect ratio of the cavity, the flow strength and the rate of heat transfer increase and the effect of the magnetic field becomes more pronounced. This study can be useful in the optimal design of industrial and engineering equipment, including electronic coolers.
    Keywords: Natural convection, Power-law Fluids, Non-uniform magnetic field, Entropy generation, Variable Aspect Ratio, Triangular Cavity, MRT-LBM
  • سید شهاب الدین صادقی، نگار نباتیان*

    در این مطالعه با بهره گیری از کنترل غیرفعال جریان ضریب پسای استوانه کاهش داده شده است. با نصب یک صفحه ی کنترل در دو ارتفاع و در فواصل طولی مختلف در بالادست جریان، ممنتوم جریان ورودی به استوانه و در نتیجه مقاومت جریان لایه ی مرزی در برابر گرادیان فشار نامطلوب افزایش می یابد که باعث تعویق در جدایش جریان، افزایش فشار در پشت استوانه و در نهایت باعث کاهش نیروی پسا می شود. در حالتی که جریان بین استوانه و صفحه از نوع حفره (کویتی) باشد، سطح بالادستی استوانه از سطح فشاری به سطح مکشی تغییر می یابد. در نتیجه فشار خالص روی استوانه و نیروی پسا بیشترین کاهش را پیدا می کند که در حالت پیکربندی بهینه، ضریب پسای استوانه تا 90\٪ درصد استوانه تنها در شرایط جریان یکسان، کاهش می یابد. کاهش ضریب پسا در رینولدزهای زیر بحرانی روند مشابهی دارد. در نهایت با بررسی ترمودینامیک سیال مشخص شد تولید آنتروپی با ضریب پسا رابطه ی مستقیم دارد.

    کلید واژگان: ضریب پسا، کنترل غیرفعال، جاری شدن گردابه ها، تولید آنتروپی
    S. Sh. Sadeghi, N. Nabatian *

    In this study, the cylinder drag coefficient is reduced by using passive flow control. Installing a flat plate in two heights and different longitudinal distances in upstream flow increases the upstream flow momentum of the cylinder, leading to the higher boundary layer flow resistance against adverse pressure gradient which delays the flow separation. The flow separation delay enhances the pressure on the cylinder downstream. Then, the net pressure on the cylinder in the flow direction and, consequently, the cylinder drag coefficient are decreased. In case that the higher flat plate is utilized, the pressure on the upstream side is reduced more, leading to lower drag coefficient. However, for both heights of the flat plate at specific longitudinal distances from the cylinder due to the cavity flow formation between the cylinder and the flat plat, the vortex shedding is suppressed and the cylinder upstream is changed from the pressure side to suction side, leading to lower net pressure on the cylinder in the flow direction and as a result, less drag coefficient. At the optimal flat plate configuration at and , the minimum cylinder drag coefficient reached 90% reduction in comparison to the single cylinder case in the same flow condition. Results show that the drag coefficient reduction behavior is similar for different sub-critical Reynolds numbers due to the constant flow pattern and no considerable variation of the separation point. The entropy generation for the single cylinder and the case where the flat plate is located in its optimal configuration were investigated. The single cylinder has the highest entropy value, while the entropy of the optimal flat plate configuration with the cylinder reaches the lowest value, the same as the drag coefficient. Then, the drag coefficient is reduced by decreasing entropy generation, indicating the direct relation between drag coefficient and entropy generation.

    Keywords: Drag reduction, Vortex shedding, passive flow control, entropy generation
  • محمد نعمتی، محمد سفید*
    در کار حاضر مقدارآنتروپی تولید شده ناشی ازانتقال حرارت دوگانه سیال با مدل توانی درون محفظه دو بعدی متمایل تحت اثرمیدان مغناطیسی یکنواخت و غیر یکنواخت با وجود جذب/تولید حرارت بررسی شده است. مهمترین نتایج عبارتنداز: (الف) قدرت جریان، مقدار انتقال حرارت و آنتروپی تولید شده با افزایش عدد هارتمن، کاهش عدد رایلی و افزایش شاخص توانی سیال، کاهش می یابد. (ب) با کاهش شاخص توانی سیال، اثر میدان مغناطیسی بارزتر می شود به نحوی که افزایش عدد هارتمن تا بیشترین مقدار، در حدود 52 درصد برای سیال نازک شونده و تا حدود 18 درصد برای سیال ضخیم شونده از مقدار عدد ناسلت متوسط می کاهد. (ج) برای دست یابی به جریانی با قدرت بیشتر و عدد ناسلت متوسط بالاتر می توان از میدان مغناطیسی به صورت غیر یکنواخت به خصوص TMF1 استفاده کرد. هر اندازه عدد هارتمن بیشتر باشد، تغییر در نوع اعمال میدان مغناطیسی مشهودتر است. اثر تغییر در نوع اعمال میدان مغناطیسی برای سیال ضخیم شونده کمترین است. (د) چنانچه نسبت هدایت حرارتی افزایش یابد، بیشترین مقدار عدد ناسلت متوسط حاصل می شود که در این حالت اثر افزایش عدد هارتمن و عدد رایلی محسوس تر می شود. (ه) کمترین مقدار انتقال حرارت، قدرت جریان و اثر میدان مغناطیسی زمانی حاصل می شود که محفظه در زاویه 90+ درجه قرار گیرد که در این حالت عدد ناسلت متوسط تا حدود 82 درصد کمتر از زاویه صفر است. (و) عدد بجان با افزایش ضریب جذب/تولید حرارت، افزایش عدد هارتمن، کاهش عدد رایلی و کاهش نسبت هدایت حرارتی، افزایش می یابد و بیشترین مقدار عدد بجان در زاویه 90+ درجه حاصل می شود.
    کلید واژگان: انتقال حرارت دوگانه، سیال با مدل توانی، میدان مغناطیسی یکنواخت و غیر یکنواخت، تولید آنتروپی، جذب، تولید حرارت یکنواخت، زاویه تمایل محفظه
    Mohammad Nemati, Mohammad Sefid *
    In the present work the amount of entropy produced due to the conjugate heat transfer of power-law fluids during natural convection within the inclined chamber under magnetic field and heat absorption/production is investigated. Outcomes:1-The flow power,the amount of heat transfer and the entropy produced decrease with increasing Hartmann number, decreasing Rayleigh number and increasing the fluid power-law index.2-As the power-law index decreases,the influence of the magnetic field becomes more pronounced.The mean Nusselt number decreases by about 52% for shear thinning fluid and by about 18% for dilatant fluid by increasing the Hartmann number to the highest value.3-To achieve a current with higher power and higher average Nusselt number,the magnetic field can be used non-uniformly,especially TMF1. The larger the Hartmann number, the more pronounced the change in the type of magnetic field applied.The influence of the change in the type of magnetic field applied to the shear thickening fluid is minimal.4-As the thermal conductivity ratio increases, the maximum mean Nusselt number is obtained, in which case the impact of increasing the Hartmann number and the Rayleigh number becomes more pronounced.5-The minimum amount of heat transfer, current strength and magnetic field influence is obtained when the chamber is at an angle of +90 degrees,in which case the average Nusselt number is up to about 82% less than the zero angle.6-The Bejan number increases with increment of heat absorption/production coefficient,increasing Hartmann number, decreasing Rayleigh number and decrement of thermal conductivity ratio,and maximum the Bejan number is obtained at an angle of +90 degrees.
    Keywords: Conjugate heat transfer, Power-law liquids, Uniform, non-uniform magnetic field, Entropy generation, Uniform heat absorption, production, Inclination angle of chamber
  • محمد نعمتی، محمد سفید*

    هدف از این مقاله، بررسی میزان انتقال حرارت و آنتروپی تولید شده به واسطه جابجایی ترکیبی نانوسیال ترکیبی با لحاظ کردن تاثیر حرکت براونی ذرات درون حفره نیم بیضی شکل متمایل با درپوش متحرک است. میدان مغناطیسی به دو صورت یکنواخت و غیر یکنواخت از چپ به راست بر حفره اعمال می شود. شبیه سازی به وسیله روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه و با نوشتن کد رایانه ای به زبان فرترن صورت گرفته است. نتایج به صورت جداول، نمودارها، خطوط جریان، خطوط هم دما و خطوط آنتروپی ثابت ارایه شده است. تاثیر کسر حجمی نانوذرات) 06 / 0 - 0 (، عدد ریچاردسون) 1 / 0 ، 1 و 10 (، عدد هارتمن) 60 - 0 (نوع اعمال میدان مغناطیسی) یکنواخت و غیر یکنواخت (و زاویه چرخش حفره) 90 ،- 0 و 90 + درجه بر جریان شکل گرفته درون حفره بررسی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب افزایش قدرت جریان، عدد ناسلت متوسط، آنتروپی حجمی کل و عدد بیجان می شود و بیشترین اثر برای عدد ریچاردسون 10 و زاویه تمایل 90 + درجه مشاهده می شود. در تمامی حالات، افزایش عدد هارتمن از قدرت جریان و میزان انتقال حرارت می کاهد و این اثر با افزایش عدد ریچاردسون، کاهش می یابد. با اعمال میدان مغناطیسی به صورت غیر یکنواخت می توان قدرت جریان را تا بیش از 80 درصد و میزان انتقال حرارت را تا 35 درصد افزایش داد. افزایش عدد هارتمن، تاثیر نوع اعمال میدان مغناطیسی را مشهودتر می سازد و انتقال حرارت، بیشترین سهم را در مقدار آنتروپی کل دارد. این مطالعه می تواند در طراحی بهینه تجهیزات صنعتی از جمله خنک سازی تجهیزات الکترونیکی، مفید واقع شود.

    کلید واژگان: جابجایی ترکیبی، میدان مغناطیسی غیر یکنواخت، تولید آنتروپی، روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه، نانوسیال ترکیبی، حفره متمایل
    Mohammad Nemati, Mohammad Sefid *

    The purpose of this paper is to investigate the heat transfer and entropy generated due to mixed convection of hybrid nanofluid inside the lid-driven semi-oval chamber. The magnetic field is applied uniformly and non-uniformly. The simulation is performed by MRT-LBM and by writing computer code in Fortran language. Effect of Richardson number (0.1, 1 and 10), nanoparticles volume fraction (0-0.06), Hartmann number (0-60), inclination angle of the chamber (-90, 0 and +90 degrees) and type of magnetic field applied (uniform and non-uniform) on the flow formed in the chamber is evaluated. The results show that increasing the volume fraction of nanoparticles increases the flow strength, average Nusselt number, total volumetric entropy and Bejan number and most of the effect is observed for Richardson number 10 and inclination angle +90°. In all cases, increasing the Hartmann number decreases maximum values of streamlines and heat transfer, and this effect decreases with increasing Richardson number. By applying a magnetic field non-uniformly, it can change the flow strength by more than 80% and increase the heat transfer to 35%. Increasing the Hartmann number makes the effect of the non-uniform magnetic field more obvious, and the heat transfer has the largest share in the total volumetric entropy.

    Keywords: Mixed Convection, MRT-LBM, Non-uniform magnetic field, Entropy generation, Hybrid Nanofluid
  • Lakhdar Bouragbi, AZZOUZ SALAHEDDINE, BRAHIM MAHFOUD *
    The working fluid plays a major role in improving the efficiency of the energy system, so the method and criteria of choice are extremely important. Nevertheless, these methods are usually based on the First Law of Thermodynamics (FLT), while the concepts of entropy and irreversibility on which the Second Law of Thermodynamics (SLT) is based are often ignored in the choice of the fluid. In this paper, a new approach is proposed to select a fluid among a group of fluids in order to use it as a working fluid in a Minichannel Flat Plate Solar Collector (MFPSC). For this, a numerical simulation was performed on a fluid in laminar flow in a small rectangular channel subjected to a uniform heat flux of (1000 W/m2). The use of Computational Fluid Dynamics (CFD) based on the finite volume method was implemented to solve the governing equations. The essential parameters on which the selection is based are the entropy generation (Sgen), the irreversibility of entropy generation number (Ns), the Bejan number (Be), and the Energy Performance Criterion (EPC). The analyses were performed on a group of five fluids two conventional (water and methanol), the rest are nanofluids (Al2O3-H2O, CuO-H2O, and Fe3O4 -H2O). Multiple parallel-computation phases are defined by user-defined functions (UDFs) for all fluids. It is found that nanofluids offer higher heat transfer ability than conventional fluids, and the behavior of the nanofluid (CuO-H2O) shows on average a minimum total entropy generation (minimum irreversibility) compared to other fluids (conventional and nanofluids), which reduces the energy degradation and improves the heat transfer. Therefore, it is chosen as the working fluid for the MFPSC.
    Keywords: Collector, entropy generation, Irreversibility, minichannel, nanofluid
  • Nawal Ferroudj, Hasan KÖTEN, Saadoun Boudebous *
    In the present study, fluid flow, heat transfer, and entropy generation for mixed convection inside a water-filled square cavity were investigated numerically. The sidewalls of the cavity, which move upwards, are kept at low-temperature Tc while only a part in the center of the bottom wall is kept at high-temperature Th and the remaining parts are kept adiabatic. The governing equations, in stream function–vorticity form, are discretized and solved using the finite difference method. Particular attention was paid to the influence of the Prandtl numbers of 5.534, 3.045 and 2, corresponding respectively to the water temperatures of 303.15 K, 333.15 K and 363.15 K. The numerical results are presented in the form of streamlines, isotherms, and entropy generation contours for different values of the Richardson numbers at an arbitrary Reynolds number Re=102. Besides this, the evolution of the average Nusselt number and the average entropy generation is also reported. The obtained results show interesting behaviors of the flow and thermal fields, which mainly involve stable symmetric and non-symmetric steady-state solutions, as well as unsteady regimes, depending on specific values of the Richardson and Prandtl numbers. It is additionally observed that the average Nusselt number increases and the average entropy generation decreases when both the Richardson and Prandtl numbers increase.
    Keywords: Mixed convection, Entropy generation, Finite difference method, Prandtl number, Richardson number, Nusselt Number‎
  • سهراب شکوفه بهار، سید علی آقا میرجلیلی*، امیرجواد احرار

    مبدل حرارتی فشرده لوله ای فین دار برای انتقال گرما از سیالی که داخل لوله جریان دارد به هوای بیرون مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، تولید آنتروپی و عدد رینولدز بهینه برای مبدل حرارتی فشرده لوله ای فین دار بر اساس تولید آنتروپی کمینه بررسی شده است. تولید آنتروپی کل برای مبدل حرارتی فشرده لوله ای فین دار که مجموع تولید آنتروپی سیال جاری داخل لوله ها و تولید آنتروپی سیال هوای بیرون است، با توجه به تغییرات عدد رینولدز سیال جاری داخل لوله ها، دارای یک مقدار کمینه است. بر اساس تحلیل ترمودینامیکی و بررسی پارامترهایی که در تولید آنتروپی تاثیرگذار هستند، یک عبارت برای عدد رینولدز بهینه پیشنهاد می شود که عبارت مورد نظر تابعی از خصوصیات ترمودینامیکی سیال جاری داخل لوله ها، خصوصیات ترمودینامیکی سیال هوای بیرون از لوله ها، تاثیر تغییرات دمای محیط، دمای ورودی سیال خنک شونده و همچنین ابعاد هندسی مبدل حرارتی مورد نظر است. با توجه به بهینه سازی انجام شده، اطلاعات موثری برای طراحی مبدل حرارتی فشرده لوله ای فین دار به دست می آید. بنابراین در شرایط عملی با استفاده از عدد رینولدز بهینه، سیستم دارای کمترین بازگشت ناپذیری و در نتیجه بهترین اگزرژی قابل دسترس خواهد بود. در نهایت رابطه ای برای محاسبه عدد رینولدز بهینه پیشنهاد گردید که می تواند با حداکثر خطای 6/0 % مقدار رینولدز بهینه را محاسبه نماید.

    کلید واژگان: مبدل حرارتی فشرده، تولید آنتروپی، بازگشت ناپذیری
    Sohrab Shekoofehbahar, Seyed Aliagha Mirjalili*, Amir Javad Ahrar

    A compact fin-tube heat exchanger is used to transfer current fluid heat inside the tubes into the air outside. In this study, entropy production and optimized Reynolds number for finned-tube heat exchangers based on the minimum entropy production have been investigated. As a result, the total entropy of compact heat exchangers, which is the summation of the production rate of fluid entropy inside the tube, and the entropy production rate of fluid in the air, is minimum due to the changes in the Reynolds number of the fluid inside the tubes. Based on thermodynamic analysis and study of parameters affecting the entropy production, one expression is proposed for the optimal Reynolds number. The expression is a function of the thermodynamic properties of the fluid in the pipe, fluid thermodynamic properties of air, the effects of ambient temperature, input temperature of the cooling fluid, and geometrical dimensions of the heat exchanger. According to this optimization, effective information for the design of a compact finned-tube heat exchanger would be obtained. Therefore, in practical conditions, using optimal Reynolds number, the system has the lowest irreversibility, and as a result, the best exergy will be accessible. Finally, an empirical correlation is proposed for the optimum Re number that can predict Reopt with less than 0.6 % error.

    Keywords: Compact heat exchanger, Entropy generation, Irreversibility
  • Bouziane Boudraa *, Rachid Bessaїh
    A computational analysis on water-Al2O3 nanofluid turbulent forced convection is performed to analyze heat transfer and entropy production in a channel containing heated blocks, cooled by impinging jets. The two phase mixture model (TPMM) is used. The increase in the Reynolds number (Re) and the volume fraction of nanoparticles (φ), the decrease in spacing between the heated block (Db) and moving the location of the second jet (J2) to the first jet (J1) contribute to increasing the heat transfer rate (HTR).In addition, the TPMM gives higher values of average Nusselt number (Nu) ̅ than the single-phase model (SPM). The thermal (𝑆𝑔̇ ,𝑡ℎ), frictional (𝑆𝑔̇ ,𝜈) and total (𝑆𝑔̇ ,𝑡) entropy generation values increase with Re and φ. When Db is reduced, 𝑆𝑔̇,𝑡 increases. However, 𝑆𝑔̇ ,𝑡 increases when the jet position vary from J2 to J1. Different correlations are proposed for Nu ̅. Our results are compared with data available in the literature.
    Keywords: heat transfer, Turbulent Flow, Entropy generation, Nanofluid, impinging jets, heated blocks‎
  • Saliha Bellout *, Rachid Bessaïh
    Numerical simulation of convection heat transfer and entropy generation in an open cubic cavity filled with a hybrid nanofluid is carried out. This configuration is heated uniformly by a constant volumetric heat source qv. All the walls are adiabatic. The hybrid nanofluid flow (Al2O3-Cu/water) penetrates in the cavity at a uniform velocity U0 and a temperature T0. To solve the mathematical equations, we used Ansys-Fluent 14.5 software. Results are validated with other works found in the literature. We present our results in terms of streamlines, isotherms, velocity, temperature, local and average Nusselt numbers profiles, and entropy generation for the Reynolds number (300 < Re < 700), the solid volume fraction (0 < φ < 0.08), and heat source location (1cm < d < 3cm). Results indicate that by increasing Re, φ and dh, the heat transfer is improved. Moreover, nanohybrid gives better heat transfer than nanofluid, and the use of nanoparticles contributes to the minimization of entropy generation. Compared with the vertical location of the heat source, the horizontal location gives an increase in heat transfer. The Nuav correlations are determined for the nanofluid and hybrid nanofluid. This study may help to enhance the heat transfer of electronic equipment.
    Keywords: heat transfer, Entropy generation, Hybrid nanofluid, Heat source, Open cavity
  • اسماعیل لکزیان*، محسن ایزی، پریسا کاظمیانی نجف آبادی
    نورد گرم یکی از فرایندهای بسیار مهم در صنعت میباشد که میتوان آن را با یک سری فرضیات به صورت صفحه تخت با شرایط مرزی ویژه مدل سازی کرد. در پژوهش حاضر این فرایند به صورت لایه مرزی روی یک ورق با ضخامت متغیر، بدون گرادیان فشار و درحال کشش غیرخطی با در نظر گرفتن حل تشابهی و تعریف متغیر تشابهی شبیه سازی شده است. برای اعتبارسنجی حل حاضر، نتیجه شبیه سازی با نتایج تحقیقات منتشر شده مقایسه شده است. همچنین معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به وسیله ی متغیر های تشابهی به معادلات دیفرانسیل معمولی غیر خطی تبدیل شدند. همچنین برای بررسی دقیقتر فرایند نورد گرم با ضخامت متغیر، از تحلیل انتروپی نیز استفاده شده است. در ادامه تاثیر تغییر ضخامت صفحه بر اعداد بی بعد بیژن حرارتی و اصطکاکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که افزایش پارامتر ضخامت صفحه منجر به کاهش نرخ انتقال گرما می شود. همچنین تغییرات انتروپی بیشتر ناشی از تغییرات لایه مرزی حرارتی است. از نتایج این تحقیق می توان برای خنک کاری با بازده ی بیشتردر صنعت نورد گرم استفاده کرد.
    کلید واژگان: تولید آنتروپی، حل تشابهی، نورد گرم، ضخامت متغیر، عدد بیژن
    Esmail Lakzian *, Mohsen Izi, Parisa Kazemiyani
    Hot rolling is one of the most important processes in the industry that can be modeled with a series of flat plate assumptions with specific boundary conditions. Lowering the workpiece temperature is one of the important parameters in the hot rolling process. In this study, hot rolling is simulated as a boundary layer on a sheet of variable thickness, without pressure gradient and nonlinear tensile concerning the similarity solution and the definition of the similarity variable. For the validation of the present solution, the simulation results are compared with published research results. The continuity, momentum, and energy equations were transformed into nonlinear ordinary differential equations by similarity variables. Also Entropy analysis has also been used to examine more precisely the hot-rolling process with variable thickness. In the following, the effect of plate thickness change on thermal and frictional Bejan dimensional numbers was investigated. The results show that increasing the parameter of plate thickness decreased the heat transfer rate. Also, the entropy changes are mostly due to the thermal boundary layer changes. The results of this study can be used for more efficient cooling in the hot rolling industry.
    Keywords: Entropy Generation, Similarity Solver, Hot Rolling, Variable Thickness, Bejan Number
  • محسن سروشان، جاماسب پیرکندی*، حمید پرهیزکار

    طراحی مناسب پره استاتور توربین کمک شایانی به افزایش عملکرد آن و بازده کلی موتور می کند. در این پژوهش به کمک نرم افزار فلوینت تولید آنتروپی محلی و نرخ اگزرژی تخریبی پره استاتور توربین آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیل انجام شده آنتروپی تولیدی محلی به دو بخش آنتروپی تولیدی چسبندگی و آنتروپی تولیدی حرارتی تقسیم بندی شده و معادلات حاکم به کمک udf داخل نرم-افزار فلوینت تعریف شده است. بعد از محاسبه آنتروپی تولیدی محلی و مشخص شدن مقدار بازگشت ناپذیری ها، طبق معادله ی گویا-استودلا مقدار اگزرژی تخریبی نیز به کمک روش عددی محاسبه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که دو مدل اسپالارت آلماراس و k-ω (SST) بهترین پیش بینی ویک پره را انجام داده اند. مقدار آنتروپی تولیدی چسبندگی و آنتروپی تولیدی حرارتی به ترتیب 69 و 31 درصد است. مقادیر تولید آنتروپی محلی محاسبه شده با نتایج یک پره ی استاتور توربین مقاله معتبر اعتبارسنجی شده که تطابق قابل قبولی در آن مشاهده می شود. اگزرژی تخریبی محاسبه شده 281 کیلووات بوده که در محدوده توربین گازهای هوایی مدرن برای یک طبقه توربین پرفشار قرار دارد.

    کلید واژگان: پره استاتور، توربین، تحلیل عددی، قانون دوم ترمودینامیک، تولید آنتروپی
    M. Soroushan, J. Pirkandi *, H. Parhizkar

    The proper design of the stator turbine supercharger is of great help in increasing its performance and overall engine efficiency. In this research, with the help of FLUENT software, the local entropy generation and rate of exergy destruction of the turbine stator vane has been investigated. In the analysis, local entropy generation is divided into two sections: viscous entropy generation and thermal entropy generation, and the governing equations are defined with the help of UDF within the FLUENT software. After calculating the local entropy generation and determining the value of irreversibility quantities, According to the Gouy-Stodola equation, the amount of exergy destruction is calculated by numerical method. The results show that the two models of the Spalart Allmaras and k-ω(SST) have performed the best prediction wake of the vane. The amount of viscous entropy generation and thermal entropy generation is 69% and 31%, respectively. The values of the local entropy production calculated with the results of a stator turbine vane of authentic paper are validated with acceptable adaptation in it. The calculated exergy destruction is 281 kW, located in the range of modern gas turbines for a high-pressure turbine stage.

    Keywords: Stator vane, Turbine, Numerical Analysis, Second Law of Thermodynamics, Entropy generation
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