Manyetik alanda nanoakışkanın geri basamak geometrisinde karışık taşını ısı transferine etkileri

Bu çalışmada, geri basamak geometrisinde Al2O3-su nanoakışkanının akış ve ısı transferi özellikleri, karışık taşınımlı akışta ve manyetik etkisi altında sayısal olarak incelenmiştir. Nanoakışkanların ısı transferi uygulamalarında saf akışkanlara göre daha yüksek performans gösterdiği birçok çalışma ile gösterilmiştir. Ayrıca özellikle metal ve metal oksit nanoparçacıklar içeren nanoakışkanların elektrik iletkenliğinin yüksek olması manyetik alan etkisi altındaki akış davranışlarının incelendiği manyeto-hidrodinamik (MHD) akış ile ilgili çalışmalarda bu tür nanoakışkanların kullanılmasına sebep olmuştur. Bu sebeple bu çalışmada Al2O3-su nanoakışkanına dışarıdan bir manyetik alan etki ettiği düşünülmüş ve hesaplamalar manyetik alan şiddetinin bir göstergesi olan Hartmann sayısının farklı değerlerinde (Ha=0-10-20-30-40) gerçekleştirilmiştir. Manyetik alanın nanoakışkanlı akışa etkisinin hesaplanması üç farklı elektrik iletkenlik modeli ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca manyetik alanın 0º ile 90º arası beş farklı açıyla uygulandığı düşünülmüş ve hesaplamalar bu beş farklı açı değeri için yapılmıştır. Çalışmada kullanılan geometri, birçok mühendislik tasarımı ve uygulamasında karşılaşılan geri basamak geometrisidir. Akış ayrılması ve yeniden birleşmenin yaşandığı bu geometri için, karışık taşınımda doğal ve zorlanmış taşınımın hangisinin daha etkili olduğunu gösteren boyutsuz parametre Richardson sayısının farklı değerlerinde (Ri=0,01-0,1-1-10) akış ve ısı transferi davranışları incelenmiştir. Kullanılan nanoakışkanın dört farklı nanoparçacık hacim oranında (ϕ=0,01-0,015-0,02-0,025) olduğu düşünülmüş ve hesaplamalar saf su ve bu hacim oranları için tüm elektrik iletkenlik modellerinde yapılmıştır. Çalışmadaki hesaplamalar COMSOL programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemi ile yapılmış, sonuçlar eş akış ve eş sıcaklık eğrileri, ayrıca ısı transferi değerleri de Nusselt sayıları ile gösterilmiştir. Sonuçlar nanoparçacık ilavesinin ısı transferini önemli ölçüde arttırdığını göstermiştir. Ayrıca manyetik alanın da geri basamak geometrisinde ısı transferini arttırıcı etkisi olduğu belirlenmiştir. Manyetik alan uygulama aşısının yataydan (0º) dik konuma (90º) giderken ısı transferini de arttırdığı çalışmada görülmüştür. Farklı elektrik iletkenlik modellerinin akış ve ısı transferi üzerinde oldukça etkili olduğu ortaya konulmuştur.