تحلیل عددی تأثیر الکترود جمع‌کننده سیمی بر میدان جریان و انتقال حرارت تحت محرک الکتروهیدرودینامیک

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده فنی ،گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

2 دانشیار، دانشکده فنی، گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

3 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر

4 دانشجوی دکترای دانشکده فنی ،گروه مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

در تحقیق حاضر به بررسی عددی میدان جریان و دما تحت تأثیر میدان الکتریکی در یک کانال مسطح در حضور الکترود جمع‌کننده سیمی و تحت شرایط دو‌بعدی، آشفته، غیرقابل‌تراکم و پایا با روش حجم محدود پرداخته شده است. شبیه‌سازی‌ها با استفاده از یک شبکه سازمان‌یافته، غیریکنواخت و چهار وجهی توسط مدل آشفتگی Standard K- انجام شده است. همچنین بررسی پارامترهای مختلف از قبیل شعاع الکترود جمع‌کننده، ولتاژ اعمالی، عدد رینولدز و فاصله عمودی مابین الکترودهای تزریق‌کننده و جمع‌کننده و تأثیر آنها بر الگوی جریان و ضریب انتقال حرارت مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج عددی در مقایسه با داده‌های تجربی از تطابق قابل قبولی برخوردار می‌باشد. نتایج تحلیل عددی حاکی از آن است که در شعاع الکترود جمع‌کننده بزرگتر، رینولدزهای پایین‌تر، ولتاژهای بالاتر و همچنین در فاصله‌های کمتر الکترودها نسبت به یکدیگر، پدیده الکتروهیدرودینامیک تأثیر به‌سزایی در افزایش انتقال حرارت دارد. در واقع وجود محرک الکتروهیدرودینامیک به عنوان تولید‌کننده جریان ثانویه، اثرات مهمی را بر ساختارهای گردابه‌ای میدان جریان و متعاقباً بر انتقال حرارت جابجایی اجباری، از خود بر جای می‌گذارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jewell-Larsen NE, Ran H, Zhang Y, Schwiebert MK, Honer KA (2009) Electrohydrodynamic (EHD) cooled laptop. 25th IEEE Semi-Therm Symposium: 261-266.

[2] Moreau E, Léger L, Touchard G (2006) Effect of a DC surface-corona discharge on a flat plate boundary layer for air flow velocity up to 25 m/s. J Electrostat 64: 215-225.

[3] Roberto S, Guillermo A (2006) Steady control of laminar separation over airfoils with plasma sheet actuators. J Electrostat 64: 604-610.

[4] Lai FC, Lai KW (2002) EHD-enhanced drying with wire electrode. Drying Technology 20: 1393-1405.

[5] Lai FC, Wang CC (2008) Drying of partially wetted materials with corona wind and auxiliary heat. Proc. ESA Annual Meeting on Electrostatics Paper B1.

[6] Kasayapanand N, Tiansuwan J, Asvapoositkul W, Vorayos N, Kiatsiriroat T (2002) Effect of the electrode arrangements in a tube bank on the characteristic of electrohydrodynamic heat transfer enhancement: low reynolds number. J Enhanc Heat Transf 9: 229-242.

[7] Kasayapanand N, Kiatsiriroat T (2005) EHD enhanced heat transfer in wavy channel. Int Commun Heat Mass 32: 809-821.

[8] Go DB, Maturana RA, Fisher TS, Garimella SV (2008) Enhancement of external forced convection by ionic wind. Int J Heat Mass Tran 51: 6047-6053.

[9] Ahmedou SO, Havet M (2009) Analysis of the EHD enhancement of heat transfer in a flat duct. IEEE T Dielect El In 16: 489-494.

[10] Shakouri Pour M, Esmaeilzadeh E (2011) Experimental investigation of convective heat transfer enhancement from 3D-shape heat sources by EHD actuator in duct flow. Exp Therm Fluid Sci 35: 1383-1391.

[11] Lakeh RB, Molki M (2012) Targeted heat transfer augmentation in circular tubes using a corona jet. J Electrostat 70: 31-42.

[12] Lakeh RB, Molki M (2013) Enhancement of convective heat transfer by electrically-induced swirling effect in laminar and fully-developed internal flows. J Electrostat 71: 1086-1099.

[13] Tathiri Gh, Pouryoussefi Gh, Doostmahmoudi A, Mirzaei M (2014) Experimental investigation of the effect of dielectric barrier on induced velocity of quiescent air boundary layer with comparison of corona wind and AC-DC DBD plasma. Journal of Solid and Fliud Mechanics 3(4): 103-110.

[14] Deylami HM, Amanifard N, Dolati F, Kouhikamali R, Mostajiri K (2013) Numerical investigation of using various electrode arrangements for amplifying the EHD enhanced heat transfer in a smooth channel. J Electrostat 71: 656-665.

[15] Ayuttaya SSN, Chaktranond C, Rattanadecho P (2013) Numerical analysis of electric force influence on heat transfer in a channel flow (theory based on saturated porous medium approach). Int J Heat Mass Tran 64: 361-374.

[16] Moghanlou FS, Khorrami AS, Esmaeilzadeh E, Aminfar H (2014) Experimental study on electrohydrodynamically induced heat transfer enhancement in a minichannel. Exp Therm Fluid Sci 59: 24-31.

[17] FLUENT 6.3 user’s guide, Fluent Inc., Lebanon, NH (2006).

[18] Mostajiri Abid k, Amanifard N, Mohaddes  Deylami H, Dolati F (2015) Numerical investigation of the electric field effects on the flow and forced convection heat transfer over a backward-facing step. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(2): 231-246.

[19] Adamiak K, Atten P (2004) Simulation of corona discharge in point–plane configuration. J Electrostat 61: 85-98.

[20] Oussalah N, Zebboudj Y (2006) Finite-element analysis of positive and negative corona discharge in wire-to-plane system. Eur Phys J-Appl Phys 34: 215-223.