Magnetic field has been applied to

Magnetic field has been applied to various processes, such as magnetic separation [1], continuous steel casting [2], Czochralski process for the crystal growth [3], etc. Most of these targets are ferromagnetic and/or electrically-conductive fluid such as molten steel or silicon. Ferromagnetic materials are attracted to magnets with the remarkable force due to the magnetization. In case of electrically-conductive fluid, induced Lorentz force suppresses or enhances the flow, which have been intensively studied for the convection control of liquid metal [4], [5] and [6].

Strong magnetic field in the order of several tesla or more has been available since the emergence of superconducting magnets. Under such strong magnetic field, magnetizing or magnetic force becomes remarkable not only in the ferromagnetic materials but also in the paramagnetic and diamagnetic materials. Various new phenomena have been reported such as levitation of water droplet [7], magneto-Archimedes levitation [8], nitrogen jet (Wakayama jet) [9], magneto-thermal wind [10], effect on the natural convection [11], etc. Recent progress of the related studies are imposed on the combination with natural convection in a horizontal annulus [12], laminar-to-turbulence regime with natural convection inside a cubic enclosure [13], and transient flow characteristics in Rayleigh–Benard convection [14]. Since water is diamagnetic, water drop can be repelled from strong magnetic field. Magneto-Archimedes levitation and Wakayama jet utilize the difference of the magnetic force on each material (CuSO4 aqueous solution and air, nitrogen and air), since every material has its magnetic susceptibility as physical property.

Whilst, the magnetic susceptibility of paramagnetic fluids also have the temperature dependency. It has an inverse dependency on the absolute temperature, which is called Curie’s law. This suggests that the magnitude of magnetic force depends on local temperature. Rest of aforementioned phenomena are derived from this characteristic, thus they belong to so-called ‘magneto-thermal convection’. Various investigations have been reported so far to clarify the fundamental characteristics in pure magneto-thermal convection or in mixed convection. Kaneda et al. [15] found that the natural convection of air in a cubic enclosure is suppressed when the magnet is placed above the enclosure. In contrast, it is enhanced by placing the magnet below the enclosure.

In case of the magneto-thermal wind phenomenon, a spontaneous flow in a pipe is generated by supplying both heat source and magnetic field without pumps or blowers [10]. The case under the presence of main flow was also studied [16]. However, these are limited in two-dimensional and flow without gravity or vertical system. The heat transfer characteristic has not been discussed in such system.

In this study, the effect of the external magnetic field on heat transfer is numerically investigated for a heated laminar pipe flow. Followed by the schematics and governing equations, the case without gravity is firstly discussed especially for the effect of the magnet location and its strength. The effect of additional force of the gravity is then studied.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

มีการใช้สนามแม่เหล็กกับกระบวนการต่าง ๆ แม่เหล็กแยก [1], หล่อเหล็กอย่างต่อเนื่อง [2] Czochralski กระบวนการเจริญเติบโตของผลึก [3] ฯลฯ ส่วนใหญ่เป้าหมายเหล่านี้มีน้ำมัน ferromagnetic และ/หรือ -นำไฟฟ้าเช่นเหล็กหลอมละลายหรือซิลิคอน วัสดุ ferromagnetic จะดึงดูดกับแม่เหล็กกับแรงเนื่องจาก magnetization ที่โดดเด่น ในกรณีน้ำมันนวดไฟฟ้า แรงลอเรนซ์อาจไม่ใส่ หรือช่วยเพิ่มการไหลเวียน ซึ่งได้ถูก intensively ศึกษาควบคุมการพาของโลหะเหลว [4], [5] และ [6]สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งกับ tesla หลายหรือมากกว่าได้รับมีตั้งแต่การเกิดขึ้นของแม่เหล็ก superconducting ภายใต้สนามแม่เหล็กดังกล่าวแข็งแรง magnetizing หรือแรงแม่เหล็กจะโดดเด่นในวัสดุ ferromagnetic ในวัสดุ paramagnetic และ diamagnetic แต่ยังไม่ มีการรายงานปรากฏการณ์ใหม่ต่าง ๆ เช่น levitation หยดน้ำ [7], levitation magneto-เอส [8], เจ็ทไนโตรเจน (มะเจ็ท) [9] เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อนลม [10], ผลกระทบธรรมชาติพา [11] ฯลฯ ความคืบหน้าล่าสุดของการศึกษาที่เกี่ยวข้องจะเก็บรวมกับการพาธรรมชาติใน annulus แนวนอน [12], ระบอบ laminar เพื่อความวุ่นวาย ด้วยการพาธรรมชาติภายในกรงลูกบาศก์ [13], และลักษณะการไหลแบบฉับพลันในราคาย่อมเยา-Benard พา [14] เนื่องจากน้ำเป็น diamagnetic สามารถ repelled น้ำหล่นจากสนามแม่เหล็กที่แข็งแรง Levitation magneto เอสและเจ็ทมะใช้ความแตกต่างของแรงแม่เหล็กในแต่ละวัสดุ (CuSO4 ละลาย และอากาศ ไนโตรเจน และอากาศ), เนื่องจากทุกวัสดุที่มีภูมิไวรับเป็นแม่เหล็กเป็นคุณสมบัติทางกายภาพWhilst, the magnetic susceptibility of paramagnetic fluids also have the temperature dependency. It has an inverse dependency on the absolute temperature, which is called Curie’s law. This suggests that the magnitude of magnetic force depends on local temperature. Rest of aforementioned phenomena are derived from this characteristic, thus they belong to so-called ‘magneto-thermal convection’. Various investigations have been reported so far to clarify the fundamental characteristics in pure magneto-thermal convection or in mixed convection. Kaneda et al. [15] found that the natural convection of air in a cubic enclosure is suppressed when the magnet is placed above the enclosure. In contrast, it is enhanced by placing the magnet below the enclosure.In case of the magneto-thermal wind phenomenon, a spontaneous flow in a pipe is generated by supplying both heat source and magnetic field without pumps or blowers [10]. The case under the presence of main flow was also studied [16]. However, these are limited in two-dimensional and flow without gravity or vertical system. The heat transfer characteristic has not been discussed in such system.In this study, the effect of the external magnetic field on heat transfer is numerically investigated for a heated laminar pipe flow. Followed by the schematics and governing equations, the case without gravity is firstly discussed especially for the effect of the magnet location and its strength. The effect of additional force of the gravity is then studied.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สนามแม่เหล็กถูกนำไปใช้ในกระบวนการต่างๆเช่นการแยกแม่เหล็ก [1] เหล็กอย่างต่อเนื่องหล่อ [2] กระบวนการ Czochralski สำหรับการเจริญเติบโตคริสตัล [3], ฯลฯ ส่วนใหญ่ของเป้าหมายเหล่านี้เป็น ferromagnetic และ / หรือของเหลวเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าดังกล่าว เหล็กหลอมเหลวหรือซิลิกอน วัสดุ ferromagnetic จะดึงดูดให้กับแม่เหล็กแรงที่โดดเด่นเนื่องจากการสะกดจิต ในกรณีของของเหลวไฟฟ้านำไฟฟ้าแรง Lorentz ชักนำยับยั้งหรือช่วยเพิ่มการไหลซึ่งได้รับการศึกษาอย่างเข้มงวดสำหรับการควบคุมความร้อนของโลหะเหลว [4] [5] และ [6]. สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งในคำสั่งของหลายเทสลา หรือมากกว่าได้รับการบริการตั้งแต่การเกิดของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ภายใต้สนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งดังกล่าวแรง magnetizing หรือจะกลายเป็นแม่เหล็กที่โดดเด่นไม่เพียง แต่ในวัสดุ ferromagnetic แต่ยังอยู่ใน paramagnetic และวัสดุแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ใหม่ ๆ ที่ได้รับรายงานเช่นลอยของหยดน้ำ [7], เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด Archimedes ลอย [8], เจ็ทไนโตรเจน (เจ็ท Wakayama) [9] ลมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อน [10], ผลกระทบต่อการพาความร้อนธรรมชาติ [11] ฯลฯ ความคืบหน้าล่าสุดของการศึกษาที่เกี่ยวข้องกันได้กำหนดไว้ในการรวมกันกับการพาความร้อนธรรมชาติในห่วงแนวนอน [12], ระบอบการปกครองแบบราบเรียบไปวุ่นวายกับการพาความร้อนตามธรรมชาติภายในตู้ลูกบาศก์ [13] และลักษณะการไหลชั่วคราวในเรย์ลี-Benard การพาความร้อน [14] เนื่องจากน้ำเป็นแม่เหล็กลดลงน้ำสามารถมันไส้จากสนามแม่เหล็กแรงสูง ลอยแม๊-Archimedes และเจ็ท Wakayama ใช้ความแตกต่างของแรงแม่เหล็กบนวัสดุแต่ละ (CuSO 4 สารละลายและอากาศไนโตรเจนและอากาศ) เนื่องจากวัสดุที่ทุกคนมีความไวต่อแม่เหล็กเป็นทรัพย์สินทางกายภาพ. ขณะที่ไวต่อแม่เหล็กของของเหลว paramagnetic ยังมี พึ่งพาอุณหภูมิ มันมีการพึ่งพาผกผันกับอุณหภูมิที่แน่นอนซึ่งเรียกว่ากฎของกู นี้แสดงให้เห็นว่าขนาดของแรงแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของท้องถิ่น ส่วนที่เหลือของปรากฏการณ์ดังกล่าวจะได้มาจากลักษณะนี้ทำให้พวกเขาเป็นสิ่งที่เรียกว่า 'พาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อน' การตรวจสอบต่าง ๆ ได้รับการรายงานเพื่อให้ห่างไกลที่จะชี้แจงลักษณะพื้นฐานในการพาความร้อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อนบริสุทธิ์หรือผสมในการพาความร้อน Kaneda et al, [15] พบว่าการพาความร้อนตามธรรมชาติของอากาศในตู้ลูกบาศก์ถูกระงับเมื่อแม่เหล็กถูกวางไว้ข้างต้นสิ่งที่แนบมา ในทางตรงกันข้ามก็จะเพิ่มขึ้นโดยการวางแม่เหล็กด้านล่างสิ่งที่แนบมา. ในกรณีของปรากฏการณ์ลมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อน, การไหลที่เกิดขึ้นเองในท่อจะถูกสร้างขึ้นโดยการจัดหาทั้งแหล่งความร้อนและสนามแม่เหล็กโดยไม่ต้องปั๊มหรือเครื่องเป่าลม [10] กรณีตามการปรากฏตัวของการไหลหลักนอกจากนี้ยังได้ศึกษา [16] แต่เหล่านี้จะถูก จำกัด ในสองมิติและการไหลโดยไม่มีแรงโน้มถ่วงหรือระบบแนวตั้ง ลักษณะการถ่ายเทความร้อนยังไม่ได้รับการกล่าวถึงในระบบดังกล่าว. ในการศึกษานี้ผลกระทบของสนามแม่เหล็กภายนอกเกี่ยวกับการถ่ายโอนความร้อนจะถูกตรวจสอบตัวเลขสำหรับท่อไหลราบเรียบอุ่น ตามด้วยแผนงานและสมการกรณีโดยไม่มีแรงโน้มถ่วงจะกล่าวถึงในตอนแรกโดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบที่เกิดจากสถานที่แม่เหล็กและความแข็งแรง ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงของโลกมีการศึกษาแล้ว

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สนามแม่เหล็กได้ถูกนำไปใช้กับกระบวนการต่าง ๆเช่น การแยกแม่เหล็ก [ 1 ] , [ 2 ] หล่อเหล็กต่อเนื่อง กระบวนการ czochralski สำหรับการเจริญเติบโตของผลึก [ 3 ] , ฯลฯ ส่วนใหญ่ของเป้าหมายเหล่านี้จะแข็งและ / หรือกระแสไฟฟ้า electrically ของเหลวเช่นเหล็กหลอม หรือซิลิคอน วัสดุ ferromagnetic ดึงดูดของแม่เหล็กที่มีแรงมากเนื่องจากการสะกดจิตในกรณีของการกระตุ้นไฟฟ้าของไหล แรงลอเรนซ์ยับยั้ง หรือช่วยเพิ่มการไหล ซึ่งได้เดินทางศึกษาสำหรับการพาควบคุมของเหลวโลหะ [ 4 ] , [ 5 ] และ [ 6 ] .

แข็งแรงสนามแม่เหล็กในการสั่งซื้อหลาย Tesla หรือมากกว่า มีตั้งแต่การเกิดขึ้นของอะตอมแม่เหล็ก ใต้ เช่น สนามแม่เหล็กแรงแม่เหล็กหรือแรงแม่เหล็กจะกลายเป็นที่โดดเด่นไม่เพียง แต่ยังวัสดุ ferromagnetic ในพาราแมกเนติกไดอะแมกเนติกและวัสดุ ปรากฏการณ์ใหม่ต่าง ๆได้รับการรายงาน เช่น ลอย น้ำหยด [ 7 ] , แมกนีโตได้ลอย [ 8 ] , เจ็ทไนโตรเจน ( เช่น Jet ) [ 9 ] , แมกนีโตความร้อนลม [ 10 ] มีผลต่อการพาความร้อนแบบธรรมชาติ [ 11 ] , ฯลฯความคืบหน้าล่าสุดของการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับกำหนดในการรวมกันกับธรรมชาติการพาความร้อนใน [ 12 ] วงแหวนแนวนอน , การไหลแบบระบอบที่มีการพาแบบธรรมชาติภายในกล่องลูกบาศก์ [ 13 ] และชั่วคราวที่ไหลใน Rayleigh – benard การพาความร้อน [ 14 ] เนื่องจากน้ำเป็นไดอะแมกเนติก น้ำหยดสามารถขับไล่จากสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งมาก .แมกนีโต และได้ลอย เช่น Jet ใช้ความแตกต่างของพลังแม่เหล็กในแต่ละวัสดุ ( CuSO4 สารละลาย และ อากาศ ไนโตรเจน และอากาศ ) เนื่องจากทุกวัสดุ มีแม่เหล็กไว

เป็นคุณสมบัติทางกายภาพ ในขณะที่ความไวของแม่เหล็กของเหลวพาราแมกเนติกยังมีอุณหภูมิอ้างอิง มันมีการผกผันกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ซึ่งเรียกว่า คูรี่ เป็นกฎหมาย นี้แสดงให้เห็นว่าขนาดของแรงแม่เหล็กขึ้นอยู่กับอุณหภูมิท้องถิ่น ส่วนที่เหลือของปรากฏการณ์ดังกล่าวมีที่มาจากลักษณะนี้จึงเป็นของที่เรียกว่า แมกนีโตแบบ ' ความร้อน ' การตรวจสอบต่าง ๆได้รับการรายงานเพื่อให้ห่างไกลเพื่ออธิบายลักษณะพื้นฐานในความร้อนหรือในแบบบริสุทธิ์ แมกนีโต แบบผสมคาเนดะ et al . [ 15 ] พบว่าธรรมชาติการพาความร้อนของอากาศในตู้คิวบิค ถูกระงับเมื่อแม่เหล็กถูกวางไว้ข้างกรง ในทางตรงกันข้ามมันถูกกระตุ้นโดยการวางแม่เหล็กด้านล่างตู้

ในกรณีของแมกนีโตลมความร้อนปรากฏการณ์การไหลที่เกิดขึ้นในท่อถูกสร้างขึ้น โดยขายทั้งแหล่งความร้อนและสนามแม่เหล็กไม่มีปั๊มหรือเป่า [ 10 ]กรณีภายใต้สถานะของการไหลหลักนอกจากนี้ยังได้ศึกษา [ 16 ] แต่เหล่านี้จะถูก จำกัด ในการไหลแบบสองมิติ และ ไม่มีแรงโน้มถ่วง หรือระบบแนวตั้ง คุณลักษณะการถ่ายเทความร้อนที่ได้กล่าวในระบบเช่น .

ในการศึกษาผลของสนามแม่เหล็กภายนอกในการถ่ายเทความร้อนจะสามารถสอบ มีความร้อนแบบท่อไหลตามแผนผัง และสมการควบคุม กรณีไม่มีแรงโน้มถ่วงคือประการแรกกล่าวถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผลกระทบของแม่เหล็กที่ตั้งและความแข็งแรงของมัน ผลของการบังคับเพิ่มเติมของแรงโน้มถ่วงคือเรียนแล้ว .