The geometrical and electromagnetic variables of a rectangular-type magnetohydrodynamic (MHD) circulation system are optimized to solve MHD equations for the active decay heat removal system of a prototype Gen-IV sodium fast reactor. Decay heat must be actively removed from the reactor coolant to prevent the reactor system from exceeding its temperature limit. A rectangular-type MHD circulation system is adopted to remove this heat via an active system that produces developed pressure through the Lorentz force of the circulating sodium. Thus, the rectangular-type MHD circulation system for a circulating loop is modeled with the following specifications: a developed pressure of 2 kPa and flow rate of $0.02m^3/s$ at a temperature of 499 K. The MHD equations, which consist of momentum and Maxwell's equations, are solved to find the minimum input current satisfying the nominal developed pressure and flow rate according to the change of variables including the magnetic flux density and geometrical variables. The optimization shows that the rectangular-type MHD circulation system requires a current of 3976 A and a magnetic flux density of 0.037 T under the conditions of the active decay heat removal system.
In this paper, a steady axisymmetric MHD flow of two dimensional incompressible fluids is studied under the influence of a uniform transverse magnetic field. The governing equations are reduced to nonlinear boundary value problem by applying the integribility conditions. Optimal Homotopy Asymptotic Method (OHAM) is applied to obtain solution of reduced fourth order nonlinear boundary value problem. For comparison, the same problem is also solved by Variational Iteration Method (VIM).
The advent of robust, reliable and accurate higher order Godunov schemes for many of the systems of equations of interest in computational astrophysics has made it important to understand how to solve them in multi-scale fashion. This is so because the physics associated with astrophysical phenomena evolves in multi-scale fashion and we wish to arrive at a multi-scale simulational capability to represent the physics. Because astrophysical systems have magnetic fields, multi-scale magnetohydrodynamics (MHD) is of especial interest. In this paper we first discuss general issues in adaptive mesh refinement (AMR), We then focus on the important issues in carrying out divergence-free AMR-MHD and catalogue the progress we have made in that area. We show that AMR methods lend themselves to easy parallelization. We then discuss applications of the RIEMANN framework for AMR-MHD to problems in computational astophysics.
The boundary layer of a two-dimensional forced convective flow along a persistent moving horizontal needle in an electrically conducting magnetohydrodynamic dissipative nanofluid was numerically investigated. The energy equation was constructed with Joule heating, viscous dissipation, uneven heat source/sink, and thermal radiation effects. We analyzed the boundary layer behavior of a continuously moving needle in Blasius (moving fluid) and Sakiadis (quiescent fluid) flows. We considered Cu nanoparticles embedded in methanol. The reduced system of governing Partial differential equations (PDEs) was solved by employing the Runge-Kutta-based shooting process. Computational outcomes of the rate of heat transfer and friction factors were tabulated and discussed. Velocity and temperature descriptions were examined with the assistance of graphical illustrations. Increasing the needle size did not have a significant influence on the Blasius flow. The heat transfer rate in the Sakiadis flow was high compared with that in the Blasius flow.
Khan, Ambreen A.;Muhammad, Saima;Ellahi, R.;Zia, Q.M. Zaigham
Journal of Magnetics
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v.21
no.2
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pp.273-280
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2016
In this paper, the peristaltic flow of Psedoplastic fluid with variable viscosity in an asymmetric channel is examined. The bionic effects by means of magnetohydrodynamics (MHD) are taken into account. The assumptions of long wave length and low Reynolds number are taken into account. The basic equations governing the flow are first reduced to a set of ordinary differential equation by using appropriate transformation for variables and then solve by using perturbation method. The effect of physical parameters on the pressure rise, velocity and pressure gradient are illustrated graphically. The trapping phenomenon is analyzed through stream lines. A suitable comparison has also been made as a limiting case of the considered problem.
In this article, entropy generation on MHD Williamson nanofluid over a porous shrinking sheet has been analyzed. Nonlinear thermal radiation and chemical reaction effects are also taken into account with the help of energy and concentration equation. The fluid is electrically conducting by an external applied magnetic field while the induced magnetic field is assumed to be negligible due to small magnetic Reynolds number. The governing equations are first converted into the dimensionless expression with the help of similarity transformation variables. The solution of the highly nonlinear coupled ordinary differential equation has been obtained with the combination of Successive linearization method (SLM) and Chebyshev spectral collocation method. Influence of all the emerging parameters on entropy profile, temperature profile and concentration profile are plotted and discussed. Nusselt number and Sherwood number are also computed and analyzed. It is observed that entropy profile increases for all the physical parameters. Moreover, it is found that when the fluid depicts non-Newtonian (Williamson fluid) behavior then it causes reduction in the velocity of fluid, however, non-Newtonian behavior enhances the temperature and nanoparticle concentration profile.
The effect of variable viscosity on MHD mixed convection Hiemenz flow over a thermally stratified porous wedge plate has been studied in the presence of suction or injection. The wall of the wedge is embedded in a uniform Darcian porous medium in order to allow for possible fluid wall suction or injection and has a power-law variation of the wall temperature. An approximate numerical solution for the steady laminar boundary-layer flow over a wall of the wedge in the presence of thermal diffusion has been obtained by solving the governing equations using numerical technique. The fluid is assumed to be viscous and incompressible. Numerical calculations are carried out for different values of dimensionless parameters and an analysis of the results obtained shows that the flow field is influenced appreciably by the magnetic effect, variable viscosity, thermal stratification and suction / injection at wall surface. Effects of these major parameters on the transport behaviors are investigated methodically and typical results are illustrated to reveal the tendency of the solutions. Comparisons with previously published works are performed and excellent agreement between the results is obtained.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.12
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pp.1265-1272
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2011
We performed numerical simulations of the recirculation flow of an electrolyte fluid in a circular container driven by an AC electromagnetic force for solving continuity and momentum equations. We also conducted an experiment to obtain flow data, which were in good agreement with the numerical simulation results. Furthermore, we performed a parametric study on both numerical and experimental aspects and found that the fluid velocity increases with an increase in the electrolyte concentration and magnetic intensity and with a decrease in the fluid depth and AC frequency.
Strong thermal X-ray emission, called Galactic Ridge X-ray Emission, is observed along the Galactic plane (Koyama et al. 1986). The origin of hot ($\~$7 keV) component of GRXE is not known, while cool ($\~$0.8 keV) one is associated with supernovae (Kaneda et al. 1997, Sugizaki et al. 2001). We propose a possible mechanism to explain the origin; locally strong magnetic fields of $B_{local}\;\~30{\mu}G$ heat interstellar gas to $\~$7 keV via magnetic reconnection (Tanuma et al. 1999). There will be the small-scale (< 10 pc) strong magnetic fields, which can be observed as $(B)_{obs} \;\~3{\mu}G$ by integration of Faraday Rotation Measure, if it is localized by a volume filling factor of f $\~$ 0.1. In order to examine this model, we solved three-dimensional (3D) resistive magnetohydrodynamic (MHD) equations numerically to examine the magnetic reconnect ion triggered by a supernova shock (fig.l). We assume that the magnetic field is Bx = 30tanh(y/20pc) $\mu$G, By = Bz = 0, and the temperature is uniform, at the initial condition. We put a supernova explosion outside the current sheet. The supernova-shock, as a result, triggers the magnetic reconnect ion, and the gas is heatd to > 7 keV. The magnetic reconnect ion heats the interstellar gas to $\~$7 keV in the Galactic plane, if it occurs in the locally strong magnetic fields of $B_{local}\;\~30{\mu}G$. The heated plasma is confined by the magnetic field for $\~10^{5.5} yr$. The required interval of the magnetic reconnect ions (triggered by anything) is $\~$1 - 10 yr. The magnetic reconnect ion will explain the origin of X-rays from the Galactic ridge, furthermore the Galactic halo, and clusters of galaxies.
Recent observations by Hinode show weakly-attenuated coronal loop oscillations in the presence of background flow (Ofman & Wang 2008, A&A, 482, L9). We study the vertical kink oscillations in solar coronal loops, considering field aligned flows inside the loops as well as surrounding the loops environment. The two dimensional numerical model of straight slab is used to explore the excitation and attenuation of the impulsively triggered fast magnetosonic standing kink waves. A full set of time dependent ideal magnetohydrodynamics equations is solved numerically taking into account the value of flow of the order of observed flows detected by SOT/Hinode. We find that relaxing the assumption of the limited flows within the loops enhances the damping rate of the fundamental mode of the standing kink waves by 2 - 3 % as compared to flow pattern which is basically localized within the loops. We further notice that extending the flow pattern beyond the loop thickness also enhances the strength of the shock associated with slow magnetoacoustic waves, recognized as an addition feature detected in the numerical simulation. The wider out-flow pattern destroys the oscillation patterns early as compared to narrower flow pattern, in other words we can say that it affects the durability of the oscillation. However, for the typical coronal loops parameters we find that the observed durability periods of the SOT/Hinode observation can be achieved with an out-flow Gaussian patterns for which half-width is not greater than factor 2.0 of the loop-half-width. explain a possible relation between electric current structure and sigmoid observed in a preflare phase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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