شبیه سازی عددی اثر هندسه و شرایط مرزی بر جریان مافوق صوت در کانال دو بعدی ام.اچ.دی

در کار حاضر، شبیه سازی عددی جریان مافوق صوت، پایدار و تراکم پذیر هوا در یک ژنراتور هیدرودینامیک مغناطیسی (ام.اچ.دی) مورد مطالعه قرار گرفته است. این جریان بصورت ایده آل با عدد رینولدز مغناطیسی پائین در نظر گرفته شده است. یک کانال دو بعدی با چهار جفت الکترود و هندسه ها و شرایط مرزی مختلف به عنوان مدل ژنراتور ام.اچ.دی فارادی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل محاسباتی متشکل از معادلات ناویر استوکس کوپل شده با جملات چشمه الکترومغناطیسی، معادلات ماکسول و قانون اهم می باشد. برای حل معادلات ناویر استوکس از حل کننده بر پایه چگالی به صورت ضمنی و برای حل معادله پواسون، از روش پتانسیل الکتریکی استفاده شده است. ابتدا شرایط مرزی دما ثابت و شار حرارتی ثابت با هم مقایسه شده و با توجه به گرمایش ژول کمتر و تولید توان الکتریکی بالاتر، شرط مرزی شار حرارتی ثابت برای ادامه کار انتخاب شده است. سپس اثر شکل هندسی کانال های ام.اچ.دی با سطح مقطع ثابت، واگرا، همگرا و ترکیبی واگرا-ثابت بر راندمان و توان الکتریکی خروجی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که توان و راندمان الکتریکی در کانال ترکیبی واگرا-ثابت نسبت به سایر هندسه ها بالاتر بوده و گرمایش ژول کمتری دارد. با توجه به گرمایش ژول ناشی از اعمال میدان مغناطیسی و اهمیت خنک کاری موتور، استفاده از گاز عامل دیگری مانند کریپتون نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.