In this paper, mixed convection as well as second law of thermodynamics analysis in a three-dimensional microchannel filled with a nanofluid under a magnetic field are numerically studied. The temperature fields, variation of horizontal velocity, thermal resistance, pressure drop, Hartmann and Reynolds numbers are investigated. Moreover, heat, frictional and magnetic entropy generation are surveyed in different volume fractions. Analyzing the results of numerical simulations indicates that with increasing Hartmann number, maximum horizontal velocity along the centre line and the inlet and outlet thermal resistance decrease in the microchannel. On the other hand, by enhancing the strength of the imposing magnetic field, heat entropy generation mitigates, while frictional and magnetic ones increase. However, the increasing of two last is very small compared to heat entropy generation. The ratio of Nuavg/(pressure drop) is greater than 10. Therefore, the thermal gain of this microchannel fairly dominates the loss of pressure reduction

چکیده

در این مقاله، همرفت مخلوط و نیز قانون دوم تحلیل ترمودینامیک در یک میکروکانال سه بعدی پرشده با نانوسیال تحت یک میدان مغناطیسی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. میدان های دمایی، تغییرات سرعت افقی، مقاومت گرمایی، افت فشار، اعداد هارتمن و رینولدرز بررسی شدند. افزون بر این، حرارت، اصطکاک، و تولید آنتروپی مغناطیسی در کسرهای حجمی مختلف مطالعه شدند. تحلیل نتایج شبیه سازی های عددی نشان می دهد که با افزایش عدد هارتمن، حداکثر سرعت افقی در امتداد خط مرکز مقاومت حرارتی ورودی و خروجی در میکروکانال کاهش می یابد. از سوی دیگر، با افزایش قدرت میدان مغناطیسی اعمال شده، تولید آنتروپی حرارتی کاهش می یابد، در حالیکه آنتروپی های اصطکاکی و مغناطیسی افزایش می یابند. با اینحال، افزایش دو مورد آخر در مقایسه با تولید آنتروپی حرارتی، بسیار کم است. نسبت نواگ / (افت فشار) از 10 بزرگ تر است. در نتیجه، بهره حرارتی این میکروکانال تقریباً بیانگر افت کاهش فشار است.

1-مقدمه

طی دو دهه گذشته، میکروکانال ها به عنوان راه حل احتمالی برای دفع انرژی حرارتی از مدارهای مجتمع متراکم پدید آمدند. پژوهشگران نشان دادند که جریان های دارای حرارت زیاد را می توان توسط یک سیال فعال که از طریق میکروکانال ها عبور می کند و موجب افزایش نسبت سطح به حجم می شود، دفع نمود. در سال های آغازین 1980، تاکرمن و پیس [1] برای نخستین بار میکروکانال ها را به عنوان چاهک های حرارتی کارآمد معرفی نمودند. آنها گزارش کردند که یک چاهک حرارتی میکروکانال می تواند چیزی در حد 790 وات بر سانتی متر مربع را با 71 کلوین افزایش دمای متوسط، دفع کند. در عمل این زمانی است که بایستی دفع مقادیر عظیم حرارتی در میکروکانال های با سطح کوچک انجام گیرد. با اینحال، این با افت شدید فشار همراه است. در نتیجه، ضرورت فزاینده ای برای پژوهشگران در طراحی، عملکرد، و کاربرد میکروکانال ها احساس می شود...