
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,387 |
تعداد مقالات | 17,009 |
تعداد مشاهده مقاله | 54,704,204 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,255,912 |
بررسی تأثیر میدان مغناطیسی تصادفی اولیه بر مشخصات اختلاطی یک میدان جریان مغشوش همسانگرد دوبعدی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 2 - شماره پیاپی 111، مرداد 1404، صفحه 57-66 اصل مقاله (820.72 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.62768.3445 | ||
نویسندگان | ||
مهزاد چیتساز1؛ صابر خوئی2؛ محمد امین هوشیاری3؛ مانی فتحعلی* 4 | ||
1دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
2دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
3دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
4دانشیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
در این پژوهش، تأثیر میدان مغناطیسی تصادفی اولیه بر مشخصات اختلاطی یک میدان جریان مغشوش همسانگرد دوبعدی با اتلاف آزاد مورد بررسی قرار میگیرد. برای حل معادلات جریان هیدرومغناطیسی تراکمناپذیر، از شبیهسازی عددی مستقیم با رویکرد شبهطیفی استفاده شده است. بهمنظور بررسی نحوه اثرگذاری میدان مغناطیسی بر مشخصات اختلاطی جریان، تغییرات بودجه انرژی و مشخصات ساختاری میدان جریان، تحت تأثیر شدتهای متفاوتی از میدان مغناطیسی تصادفی اولیه مطالعه شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی، آهنگ افت انرژی جنبشی افزایش و آهنگ استهلاک انرژی ناشی از اثرات لزجت کم میشود. با افزایش شدت میدان مغناطیسی، آهنگ رشد طول مشخصه انتگرالی جریان و میکرو-مقیاس تیلور کاهش مییابد. همچنین بررسی شار انرژی میدان جریان نشان میدهد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی، انتقال انرژی از گردابههای کوچک به بزرگ کاهش مییابد. حضور میدان مغناطیسی، توانایی اختلاط میدان جریان را نیز کاهش میدهد. برای بررسی کمی این موضوع، تغییرات ضخامت لایه اختلاطی تحت تأثیر میدان مغناطیسی با شدتهای مختلف، مورد تحلیل قرار گرفت و نشان داده شد که با افزایش شدت میدان مغناطیسی، آهنگ رشد این کمیت کاهش مییابد. | ||
کلیدواژهها | ||
جریان هیدرومغناطیسی؛ جریان هیدرودینامیکی؛ میدان جریان همسانگرد؛ آهنگ استهلاک انرژی؛ اسکالر غیرفعال؛ ضخامت لایه اختلاطی | ||
مراجع | ||
[1] Molokov S, Moreau R, Moffatt K, Moffatt K. The Birth and Adolescence of MHD Turbulence. Magnetohydrodynamics: Historical Evolution and Trends. 2007:213-22. [2] Alfvén H. Existence of electromagnetic-hydrodynamic waves. Nature. 1942;150(3805):405-6. [3] Batchelor GK. On the spontaneous magnetic field in a conducting liquid in turbulent motion. Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences. 1950;201(1066):405-16. [4] Pouquet A. On two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence. Journal of Fluid Mechanics. 1978;88(1):1-16. [5] Orszag SA, Tang C-M. Small-scale structure of two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence. Journal of Fluid Mechanics. 1979;90(1):129-43. [6] Shebalin JV, Matthaeus WH, Montgomery D. Anisotropy in MHD turbulence due to a mean magnetic field. Journal of plasma physics. 1983;29(3):525-47. [7] Ishizawa A, Hattori Y. Large coherent structure formation by magnetic stretching term in two-dimensional mhd turbulence. arXiv preprint chao-dyn/9810036. 1998. [8] Alexakis A, Mininni PD, Pouquet A. Turbulent cascades, transfer, and scale interactions in magnetohydrodynamics. New Journal of Physics. 2007;9(8):298. [9] Carati D, Debliquy O, Knaepen B, Teaca B, Verma M. Energy transfers in forced MHD turbulence. Journal of Turbulence. 2006(7):N51. [10] Sundar S, Verma MK, Alexakis A, Chatterjee AG. Dynamic anisotropy in MHD turbulence induced by mean magnetic field. Physics of Plasmas. 2017;24(2). [11] Zikanov O, Thess A. Direct numerical simulation as a tool for understanding MHD liquid metal turbulence. Applied Mathematical Modelling. 2004;28(1):1-13. [12] Banerjee D, Pandit R. Two-dimensional magnetohydrodynamic turbulence with large and small energy-injection length scales. Physics of Fluids. 2019;31(6). [13] Friedrich J. Probability density functions in homogeneous and isotropic magneto-hydrodynamic turbulence. Atmosphere. 2020;11(4):382. [14] Sun H, Yang Y, Lu Q, Lu S, Wan M, Wang R. Physical regimes of two-dimensional MHD turbulent reconnection in different Lundquist numbers. The Astrophysical Journal. 2022;926(1):97. [15] Greif C, Li D, Schötzau D, Wei X. A mixed finite element method with exactly divergence-free velocities for incompressible magnetohydrodynamics. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2010;199(45-48):2840-55. [16] Kang H-J, Choi B. Development of the MHD micropump with mixing function. Sensors and Actuators A: Physical. 2011;165(2):439-45. [17] Schuster E, Luo L, Krstić M. MHD channel flow control in 2D: Mixing enhancement by boundary feedback. Automatica. 2008;44(10):2498-507. [18] Yuan F, Isaac KM. A study of MHD-based chaotic advection to enhance mixing in microfluidics using transient three dimensional CFD simulations. Sensors and actuators B: Chemical. 2017;238:226-38. [19] Lemoine M. Particle acceleration in strong MHD turbulence. Physical Review D. 2021;104(6):063020. [20] Pratt J, Busse A, Müller W-C. Reynolds number dependence of Lagrangian dispersion in direct numerical simulations of anisotropic magnetohydrodynamic turbulence. Journal of Fluid Mechanics. 2022;944:A36. [21] Alberti T, Carbone V. Lagrangian Particle Dispersion in a Poor Man’s Magnetohydrodynamic Turbulence Model. Fractal and Fractional. 2023;7(9):662. [22] Chitsaz M, Fathali M. Impact of an initial random magnetic field on the evolution of two-dimensional shearless mixing layers. Physical Review E. 2019;100(4):043106. [23] Pouransari Z. Passive scalar small-scale anisotropy and mixing characteristics in magnetohydrodynamic turbulent channel flow. Physics of Fluids. 2023;35(10). [24] Davidson PA. Turbulence in rotating, stratified and electrically conducting fluids: Cambridge University Press; 2013. [25] Lesieur M, Herring J. Diffusion of a passive scalar in two-dimensional turbulence. Journal of Fluid Mechanics. 1985;161:77-95. [26] Beta C, Schneider K, Farge M, Bockhorn H. Numerical study of mixing of passive and reactive scalars in two-dimensional turbulent flows using orthogonal wavelet filtering. Chemical engineering science. 2003;58(8):1463-77. [27] Davidson PA. Turbulence: an introduction for scientists and engineers: Oxford university press; 2015. [28] Fathali M. Numerical study of the impact of the initial turbulent integral length scale on the dynamics of a two dimensional shear-free turbulent mixing layer. Modares Mechanical Engineering. 2014;14(6):113-23. [29] Orszag SA, Patterson Jr G. Numerical simulation of three-dimensional homogeneous isotropic turbulence. Physical review letters. 1972;28(2):76. [30] Fox DG, Orszag SA. Pseudospectral approximation to two-dimensional turbulence. Journal of Computational Physics. 1973;11(4):612-9. [31] Verma MK. Energy transfers in fluid flows: multiscale and spectral perspectives: Cambridge University Press; 2019. [32] Tennekes H, Lumley JL. A first course in turbulence: MIT press; 1972. [33] Fathali M, Deshiri MK. Sensitivity of the two-dimensional shearless mixing layer to the initial turbulent kinetic energy and integral length scale. Physical Review E. 2016;93(4):043122. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 29 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 15 |