Magnetic Effects on Fluid Flow through a Rotating Straight Rectangular Duct

Tesis de Máster , 2012 , 126 Páginas , Calificación: 3

Física - Electromagnetismo

Fluid flow in a straight duct is of great importance. It has large applications in chemical and mechanical engineering. A lot of research works regarding fully developed flow have been carried out at different times.

The aim of this thesis is to make some numerical calculations on the fluid flow in a rotating rectangular straight duct in presence of magnetic field which has been interested to the engineering communication and to the investigators dealing with the problem in many industrial applications.

The results of this investigation may not have direct practical applications but are relevant to the problems mentioned above. The fluid flowing through a rectangular straight duct to rotate at a constant angular velocity about an axis normal to a plane including the duct is subjected to both Coriolis and centrifugal forces. Such rotating passages are used in cooling systems for conductors of electric generators. Flow in a rotating straight pipe is of interest because the secondary flows in this case are qualitatively similar to those in stationary curved system in view of the similar centrifugal mechanism including the secondary curved systems.

Inhaltsverzeichnis

• Abstract
• Acknowledgement
• Nomenclature
• List of Figure
• Chapter 1
  • Introduction
  • Literature Review
    • Magnetohydrodynamics (MHD)
    • Some useful Parameters:
    • Fully Developed Flows in Rectangular Curved Duct
    • Developing Flow in Pipes and Rectangular Ducts
    • Rotating Duct
    • MHD flow in a Duct and Pipes
• Chapter 2
  • Governing Equation
• Chapter 3
  • Numerical Technique
• Chapter 4
  • Flow through a Rotating Rectangular Straight Duct With Magnetic Field along Center Line
    • Introduction
    • Governing Equation
    • Numerical Solution
    • Results and Discussion
• Conclusion

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Masterarbeit befasst sich mit der numerischen Untersuchung der laminaren, inkompressiblen und stationären Strömung einer viskosen Flüssigkeit durch einen rotierenden, geraden rechteckigen Kanal unter dem Einfluss eines Magnetfeldes. Die Arbeit zielt darauf ab, die kombinierten Effekte von Rotation, Aspektverhältnis und Magnetfeld auf die Strömungscharakteristik zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Forschung könnten für verschiedene technische Anwendungen relevant sein, insbesondere im Bereich der Kühlsysteme von elektrischen Generatoren und Generatorenmotoren für Pumpspeicherkraftwerke.

• Der Einfluss von Rotation (Corioliskraft) auf die Strömungsstruktur in einem geraden Kanal
• Die Auswirkungen des Aspektverhältnisses des Kanals auf die Strömungseigenschaften
• Die Rolle des Magnetfeldes in der Strömungsdynamik und die Interaktion mit den Rotationskräften
• Die Analyse der Strömungsstrukturen unter verschiedenen Bedingungen, insbesondere für große Magnetparameter und Taylor-Zahlen
• Die Identifizierung und Charakterisierung von Strömungsmustern wie Wirbel und Ringstrukturen

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 bietet einen umfassenden Überblick über die relevante Literatur zum Thema Strömungen in geraden und gekrümmten Kanälen, einschließlich der Auswirkungen von Rotation und Magnetfeldern. Es werden wichtige dimensionslose Parameter wie die Dean-Zahl, die Taylor-Zahl und der Magnetparameter eingeführt und erläutert. Kapitel 2 legt die mathematischen Grundlagen für die Strömungsanalyse fest, indem es die Kontinuitätsgleichung und die Navier-Stokes-Gleichungen für die Strömung im rotierenden Kanal unter dem Einfluss eines Magnetfeldes aufstellt. Kapitel 3 beschreibt die numerische Methode, die in dieser Arbeit verwendet wird, um die Strömungsgleichungen zu lösen. Dazu gehören die Spektralmethode als Hauptwerkzeug sowie die Chebyshev-Polynome, die Kollokationsmethode und die Arc-Length-Methode als sekundäre Werkzeuge. Kapitel 4 präsentiert die Ergebnisse der numerischen Simulationen für die Strömung durch einen rotierenden, geraden rechteckigen Kanal mit einem Magnetfeld entlang der Mittellinie. Die Ergebnisse werden anhand von Strömungslinien und Konturdiagrammen der sekundären Strömung und der axialen Strömung für verschiedene Magnetparameter, Taylor-Zahlen und Aspektverhältnisse diskutiert. Kapitel 5 fasst die wichtigsten Erkenntnisse der Arbeit zusammen und diskutiert die Bedeutung der Ergebnisse für zukünftige Forschung.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Strömung in einem rotierenden, geraden rechteckigen Kanal, Magnetohydrodynamik (MHD), Magnetfeld, Rotation, Corioliskraft, Dean-Zahl, Taylor-Zahl, Aspektverhältnis, numerische Simulation, Spektralmethode, Chebyshev-Polynome, Kollokationsmethode, Arc-Length-Methode, Strömungsstrukturen, Wirbel, Ringstrukturen, Kühlsysteme, elektrische Generatoren, Pumpspeicherkraftwerke.

• Universidad: Khulna University
• Calificación: 3
• Autor: Md Kamruzzaman (Autor)
• Año de publicación: 2012
• Páginas: 126
• No. de catálogo: V265090
• ISBN (Ebook): 9783668706989
• ISBN (Libro): 9783668706996
• Idioma: Inglés
• Etiqueta: magnetic, effects, fluid, flow, rotating, straight, rectangular, duct