$Al_2O_3$-Su Nanoakışkanının Manyetik Alan Altında Akış Karakteristiklerinin Sayısal Analizi

Bu çalışmada, manyetik alan altındaki bir boruda Al2O3–su nanoakışkanının akış karakteristikleri laminer şartlar altında sayısal olarak incelenmiştir. Çalışma ANSYS-FLUENT ticari yazılım programı ile gerçekleştirilmiştir. Manyetik alan akış yönüne dik verilmiştir. Akışkan sıcaklığı (Ti) boru sıcaklığından (Tw) daha yüksek tutularak akışkanın soğuması sağlanmıştır (Ti > Tw). Reynolds sayısı (Re) = 10, 100, 500, 1000, 2000, Hartmann sayısı (Ha) = 0, 25, 50, 100 ve nanopartikül hacimsel oranı (φ) = 0, 0.01, 0.03, 0.05 olarak seçilmiştir. Akışkan hız değişimleri ve basınç değişimleri detaylı olarak incelenmiştir. Akışkan hızı, manyetik alan ve nanopartikül hacimsel oranı ile azalırken, boru merkez uzunluğu boyunca basınç değerleri artmıştır. Manyetik alan ile meydana gelen hız düşüşü nanopartikül eklenmesi ile meydana gelen düşüşten daha fazladır. Aynı şekilde, manyetik alan ile meydana gelen basınç artışı, nanopartikül eklenmesi ile meydana gelen basınç artışından daha fazladır. Sonuç olarak, hem manyetik alan kuvveti hem de nanopartikül ilavesi akışkan hareketi üzerinde etkilidir. Ayrıca, manyetik alan kuvveti ile nanoakışkan hareketi kontrol altında tutulabilir.

Numerical Analysis of Flow Characteristics of $Al_2O_3$-Water Nanofluid Under Magnetic Field

In this study, the flow characteristics of Al2O3-water nanofluid in a pipe under magnetic field have investigated numerically under laminar conditions. The study has carried out with the ANSYS-FLUENT commercial software program. Magnetic field is given perpendicularly to the flow. Fluid temperature (Ti) was kept higher than the pipe temperature (Tw), allowing the fluid to cool (Ti > Tw). Reynolds numbers (Re)=10, 100, 500, 1000, 2000, Hartmann numbers (Ha)=0, 25, 50, 100, and nanoparticle volume fractions (φ)=0, 0.01, 0.03, 0.05 have chosen. Fluid velocity and pressure changes are examined in detail. Fluid velocity has decreased with magnetic field and nanofluid volume ratio, while fluid pressure has increased along the center length of the pipe. The velocity drop caused by the magnetic field is greater than that caused by the addition of nanoparticles. Likewise, the pressure increase caused by the magnetic field is higher than the pressure increase caused by the addition of nanoparticles. As a result, both magnetic field strength and nanoparticle addition have an effect on fluid motion. Also, the motion of the nanofluid can be kept under control with the magnetic field.

___

  • [1] Choi SUS, Eastman JA. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles. No. ANL/MSD/CP-84938, CONF– 951135—29, Argonne National Lab., IL, 1995.
  • [2] Lee S, Choi SUS, Li S. Eastman J.A., Measuring thermal conductivity of fluids containing oxide nano-particles ASME J Heat Transfer 1999; 121: 280-289.
  • [3] Eastman JA, Choi SUS, Li S, Yu W, Thompson LJ. Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nano fluids containing copper nano-particles. App Phys Lett 2001; 78: 718-720.
  • [4] Xuan Y, Li Q. Heat transfer enhancement of nano-fluids. Int J Heat Fluid Flow 2000; 21: 58-64.
  • [5] Hartmann J. Theory of the laminar flow of an electrically conductive liquid in a homogeneous magnetic field. Mathematisk Fysiske Meddelelser 1937; 15(6): 1-28.
  • [6] Heidary H, Hosseini R, Pirmohammadi M, Kermani MJ. Numerical study of magnetic field effect on nano-fluid forced convection in a channel. J magn magn Mater 2015; 374: 11-17.
  • [7] Wang BX, Du JH, Peng XF. Internal natural, forced and mixed convection in fluid-saturated porous medium. Trans Phenom Porous Media 1998; 357-382.
  • [8] Demirel Y, Al-Ali HH, Abu-Al-Saud BA. Enhancement of convection heat-transfer in a rectangular duct. Appl Energy 1999; 64: 441-451.
  • [9] Cheng KC, Hong SW. Effect of tube inclination on laminar convection in uniformly heated tubes for flat-plate solar collectors. Sol Energy 1972; 13: 363-371.
  • [10] Esfe MH, Saedodin S, Malekshah EH, Babaie A. Mixed convection inside lid-driven cavities filled with nanofluids. J Therm Anal Calorim 2019; 135: 813-859.
  • [11] Erdem M, Varol Y. Numerical investigation of heat transfer and flow characteristics of MHD nano-fluid forced convection in a pipe. J Therm Anal Calorim 2020; 139: 3897–3909.
  • [12] Erdem M. Nano parçacık katkılı manyetohidrodinamik akışın deneysel ve sayısal incelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019.
  • [13] Erdem M, Fırat M, Varol Y. Dairesel bir kanalda soğutma şartları altında MHD sıvı lityum akışın sayısal olarak incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2018; 24: 30-35.
  • [14] Erdem M, Varol Y. Numerical investigation of PbLi17 fluid flow forced convection heating under magnetic field. Journal of Materıals and Electronıc Devıces 2019; 1(1): 41-45.
  • [15] Öztürk A. MHD slip flow between parallel plates heated with a constant heat flux. J Thermal Science Technol 2013; 33 (1): 11-20.
  • [16] Lu B, Xu L, Zhang X. Three-dimensional MHD simulations of the electromagnetic flowmeter for laminar and turbulent flows. Flow Measur Instrument 2013; 33: 239-243.
  • [17] Sun ZHI, Zhang X, Guo M, Pandelaers L, Vleugels J, Van der Biest O, Van Reusel K, Blanpian B. Strong magnetic field effects on solid–liquid and particle–particle interactions during the processing of a conducting liquid containing non- conducting particles. J Colloid Interface Sci 2012; 375: 203-212.
  • [18] Cengel YA. Heat and Mass Transfer (Third Edition), 2009.
  • [19] Sheikholeslami M, Abelman S, Ganji DD. Numerical simulation of MHD nanofluid flow and heat transfer considering viscous dissipation. Int J Heat Mass Transfer 2014; 79: 212-222.
  • [20] ANSYS Forte Theory Manuel, 2018.
  • [21] Yousofvand R, Derakhshan S, Ghasemi K, Siavashi M. MHD transverse mixed convection and entropy generation study of electromagnetic pump including a nanofluid using 3D LBM simulation. Int J Mech Sci 2017; 133: 73-90.
  • [22] Bejan A. Convection heat transfer. John Wiley & Sons, New York, A.B.D., 1995.
  • [23] Zhao G, Jian Y, Chang L, Buren M. Magnetohydrodynamic flow of generalized Maxwell fluids in a rectangular micropump under an AC electric field. J Magn Magn Mater 2015; 387: 111-117.
  • [24] Selimefendigil F, Öztop HF. Numerical analysis and ANFIS modeling for mixed convection of CNT-water nanofluid filled branching channel with an annulus and a rotating inner surface at the junction. Int J Heat Mass Transfer 2018; 127: 583-599.
  • [25] Selimefendigil F, Öztop HF. Magnetohydrodynamics forced convection of nanofluid in multi-layered U-shaped vented cavity with a porous region considering wall corrugation effects. Int Commun Heat Mass Transfer 2020; 113: 104551.
  • [26] Mahmoudi AH, Pop I, Shahi M. Effect of magnetic field on natural convection in a triangular enclosure filled with nanofluid. Int J Therm Sci 2012; 59: 126–140.
  • [27] Khanafer K, Vafai K, Lightstone M. Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a two-dimensional enclosure utilizing nanofluids. Int J Heat Mass Transfer 2003; 46(19): 3639–3653.
  • [28] Brinkman HC. The viscosity of concentrated suspensions and solutions. J Chem Phys 1952; 20: 571–581.
  • [29] Recebli Z, Selimli S, Gedik E. Three dimensional numerical analysis of magnetic field effect on Convective heat transfer during the MHD steady state laminar flow of liquid lithium in a cylindrical pipe. Computers Fluids 2013; 88: 410-417.
Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1308-9072
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1987
  • Yayıncı: FIRAT ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Tekrar Doldurmalı Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynaklı 6061-T6 Alüminyum Alaşımlı Bağlantıların Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Mustafa AY, Kürşat DEMİR, Furkan SARSILMAZ

Ön Eğitimli Dil Modelleri Kullanarak Türkçe Tweetlerden Cinsiyet Tespiti

İlhami SEL, Davut HANBAY

Genleştirilmiş Cam Agregalı Harçlarda Alkali Silika Reaksiyonu (ASR)

Yusuf Tahir ALTUNCI, Cenk ÖCAL, Kemal SAPLIOĞLU, Hüseyin Hakan İNCE, Murat CEVİKBAS

24 Ocak 2020 Sivrice Depremi Sonrasında Elazığ İlinde Bulunan Minarelerde Meydana Gelen Hasarların Araştırılması ve Değerlendirilmesi

Musa YETKIN, İbrahim Özgür DEDEOĞLU, Yusuf CALAYIR

Naldöken civarındaki Guleman Ofiyoliti’ne ait magmatik kayaçların jeokimyası (GD Elazığ, D Türkiye)

Esra YILDIRIM, İlker KARABULUT

$mathbb{Q}^2_3subset{E}^4_2$ Lightlike Koni 3-Uzayında Null Eğrilerin Elastik Olmayan Akış (Inextensible Flow) Eğrileri

Fatma ALMAZ, Mihriban ALYAMAÇ KÜLAHCI

Makine Öğrenmesi Kullanarak Krom Kaplama Örtme Gücünün Tahmin Edilmesi

Ramazan KATIRCI, Hidayet TAKCI

Makine Öğrenmesi Metotları Kullanarak Krom III Kaplama Banyosunun Örtme Gücünün Tahmin Edilmesi

Ramazan Katırcı, Hidayet Takçı

DERİN YAPAY SİNİR AĞLARI KULLANAN DİNAMİK BULANIK BİLİŞSEL HARİTALARLA ÇOKLU GÖRÜDE NESNE TAKİBİ

Turan Göktuğ ALTUNDOĞAN, Mehmet KARAKÖSE

Sıcak Karışım Asfalt Kaplamanın Su Hasarı Direnci Üzerinde RET Katkısının Etkisi

Tacettin GEÇKİL