I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.  15 ,   No .   3 ,   N o v e m b er   20 26 ,   p p .   6 5 6 ~ 6 7 0   I SS N:  2089 - 4864 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es . v 1 5 . i 3 . pp 6 5 6 - 670          656       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   So ft w a re sim u la ti o n of  m a g ne tohy dro dy na m ic coo lin g  f lo w  in  curv ed poro us f usio n reactor cha nn els       H a s s a n M o ha m m a d   H a s s a n ,   L iqa a   Z e ki   H u mm a dy   D e p a r t me n t   o f   M a t h e mat i c s,   C o l l e g e   o f   S c i e n c e ,   U n i v e r si t y   o f   B a g h d a d ,   B a g h d a d ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   2 4 ,   2 0 2 6   R ev i s ed   A u g   1 1 ,   2 0 2 6   A cc ep ted   Sep   1 1 ,   2 0 2 6       T h is  p a p e r  p re se n ts  a   n u m e rica l  sim u latio n   o f   th e   h y d ro d y n a m ic  m a g n e to e lec tri c   c o o li n g   f lo w   i n   a   c u rv e d   p o r o u s  re a c to r  c h a n n e l.   T h e   re se a rc h   a i m s  to   e v a lu a te  th e   in terre late d   e f fe c ts  o f   c h a n n e l  c u rv a tu re ,   p o r o u s  re sistiv it y ,   m a g n e ti c   d a m p in g ,   a n d   h e a t  tran sf e r  o n   t h e   h y d ro d y n a m ic  a n d   th e rm a l  b e h a v io r  o f   th e   c a n d id a te  re a c to r  c h il lers .   T h e   m a ss ,   m o m e n t u m ,   p re ss u re   g ra d ien t ,   a n d   e n e rg y   e q u a ti o n s   w e re   f o r m u late d   i n   a   c u rv a tu re - c o m p a ti b le  c o o rd in a te  s y ste m .   P o ro u s  re sistiv it y   wa s  re p re se n ted   u sin g   t h e   Da rc y - Brin k m a n - F o rc h h e im e r   m o d e l,   w h il e   th e   m a g n e ti c   in tera c ti o n   w a s  in c o rp o ra ted   t h r o u g h   a   q u a si - sta ti c   m a g n e to h y d ro d y n a m ic   (M HD )   a p p ro x im a ti o n .   T h e   re su lt in g   in terre late d   e q u a ti o n s  w e re   so lv e d   in   M AT LAB  R2 0 2 5 b   u si n g   th e   fin it e - d if f e re n c e   f r a c ti o n a ti o n   m e th o d   a n d   it e ra ti v e   so lu ti o n .   F o u r  c h i ll e rs  w e r e   e x a m in e d   w it h in   t h e   sa m e   g e o m e tri c   a n d   n u m e rica l  f ra m e w o rk :  w a te r,   h e li u m ,   P b - 1 7 L i,   a n d   a   P b - 1 7 L i+ A lN   n a n o f lu i d .   T h e   re su lt s  sh o w   th a t  c u rv a tu re   a n d   p o ro u s  re sistiv it y   m o d ify   th e   v e lo c it y   d istri b u t io n   a n d   i n c re a se   th e   p re ss u re   g ra d ien t  re q u irem e n ts,  w h il e   m a g n e ti c   d a m p in g   c o n tri b u tes   t o   t h e   sta b il it y   o f   th e   c o n d u c ti v e   f lo w s  b y   in h i b it i n g   se c o n d a ry   m o ti o n .   T h e   t h e rm a l  re su lt s  in d ica te  th a t   th e   P b - 1 7 L i+A lN  n a n o f lu id   im p ro v e s  h e a t  tran sf e r  b e h a v io r   c o m p a re d   t o   b a se   c o o lan ts,   d e sp it e   i ts  h ig h   h y d ra u li c   re sista n c e .   T h e   p r o p o se d   s im u latio n   f ra m e w o rk   c o u ld   s u p p o rt   f u tu re   in ter n e t  o f   t h in g   (I o T ) - e n a b led   in teg ra ted   re a c to r  c o o li n g   m o n it o rin g   sy ste m s.   K ey w o r d s :   C u r v ed   p o r o u s   ch an n el   E m b ed d ed   s i m u la tio n   Fin ite - d i f f er en ce   m eth o d   Ma g n e to h y d r o d y n a m ics   Pb - 1 7 L i+AlN  n a n o f l u id   R ec o n f ig u r ab le  m o n ito r in g   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hass a n   Mo h a m m ad   Hass a n   Dep ar t m en t o f   Ma th e m at ics,  C o lleg e  o f   Scien ce ,   U n i v er s it y   o f   B ag h d ad   B ag h d ad ,   I r aq   E m ail :  h asa n . h a s an 2 3 0 3 @ s c. u o b ag h d ad . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   Fu s io n   is   g en er all y   co n s id er e d   to   b e  o n e  o f   th e  m o s t  attr ac tiv e  lo n g - ter m   e n er g y   s o u r c es,  w it h   a   p o ten tial  to   o f f er   s u s tai n ab le,   ca r b o n   f r ee   elec tr icit y   o n   a  lar g e   s ca le  w it h   attr ac ti v e   s u p p l y   c h ai n   an d   o p er atio n al  s af et y .   T h e  co o lin g   s y s te m   i s ,   t h er ef o r e,   o n e  o f   th e  cr itical  s u b s y s te m s   o f   a  f u s io n   r ea cto r ,   w h ic h   h as  a  d ec is i v e  e f f ec t  o n   m ai n t ain i n g   s tr u ct u r al  i n te g r it y   o f   r ea cto r   co m p o n e n ts ,   p r ev e n tio n   o f   p las m a - f ac in g   co m p o n e n t s   ( P FC s )   d am a g e  a n d   s tab le   r ea cto r   o p er atio n   u n d er   in ten s e  n u clea r   h ea ti n g .   As  s u c h ,   liq u id - m etal   co o lan ts   h a v e  b ee n   th e  s u b j ec t  o f   in ten s e  in ter est,  d u e  to   th eir   s u p er io r   th er m al  p r o p er ties ,   s u c h   as  h i g h   th er m a l  co n d u cti v it y   a n d   v o lu m etr ic  h ea t  ca p ac it y ,   as  w el l  as  th eir   ab ilit y   to   w it h s ta n d   ex t r e m e   en v ir o n m e n t s   as  th o s e  f o u n d   in   ad v an ce d   f u s io n   r ea cto r s .   Ho w e v er ,   a  ch allen g e  r e m ai n s   in   ter m s   o f   r em o v i n g   h ea t   ef f icien tl y   w it h   an   ac ce p tab l e  h y d r au lic  p er f o r m a n ce ,   an d   th is   is   esp ec iall y   d i f f icu l t   w h e n   th e  f lo w   i s   d o m i n ated   b y   th e   ef f ec ts   o f   m o r e  th an   o n e  o f   th e  f o llo w i n g :  v er y   co m p licated   ch a n n el  co n f i g u r atio n s ,   p o r o u s   m ed ia ,   an d   ex ter n all y   ap p lied   m ag n etic  f ield s   [ 1 ] – [ 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       S o ftw a r e  s imu la tio n   o f m a g n et o h yd r o d y n a mic  co o lin g   flo w   in   cu r ve d   …   ( Ha s s a n   Mo h a mm a d   Ha s s a n )   657   I n   p r ac tical  f u s io n   r ea cto r   c o o lin g   b lan k ets,  t h e  co o lan t   al m o s t  n e v er   f lo w s   i n   s tr a ig h t,  clea r   ch an n el s .   R at h er   it i s   t y p icall y   f lo w ed   th r o u g h   cu r v ed   d u cts  w it h   p o r o u s   i n s er t s   o r   p o r esd   s tr u ctu r al  m ater ial s ,   ai m ed   at  en h a n ci n g   h ea t  d is s i p atio n   an d   m ec h a n ical  s ti f f n e s s .   A s   a  r esu l t,  u n d er   th ese  e x tr e m e  co n d itio n s ,   th e   in ter p la y   b et w ee n   ce n tr i f u g a l   f o r ce s   in d u ce d   b y   t h e  c h an n el  cu r v at u r e,   v is co u s   e f f ec ts   w it h i n   t h e  p o r o u s   m ed ia  an d   m a g n eto h y d r o d y n a m ic  ( MH D)   d a m p i n g   d u e  to   th e  p r esen ce   o f   s tr o n g   m a g n etic  f ield s   lead s   to   h ig h l y   co u p led   tr an s p o r t  p r o c ess es  t h at  ca n n o t  b e  m o d eled   ac cu r atel y   w i th   r ed u ce d   h y d r o d y n a m ic  m o d els.   T h ese  s y n er g is t ic  ef f ec ts   m o d if y   t h e  v elo cit y   p r o f i les,  th e  p r ess u r e  lo s s e s   an d   th e  th er m al   tr an s f er   p r o p er ties ,   an d   s o   th e  p r ed ictio n   o f   t h e   co o lan t  ca p ab ilit y   b ec o m e s   m u ch   m o r e  elu s i v e.   T h er ef o r e,   d esig n i n g   f u ll  n u m er ic al  m o d els  th at   ca n   s i m u ltan eo u s l y   co n s id er   cu r v at u r e,   p o r o u s   r esis ta n ce   a n d   m ag n et ic  e f f ec t s   h as   g ain ed   m o r e  i m p o r tan ce   i n   th e   d esig n ,   a n d   th e  o p ti m izatio n   o f   co o lin g   s y s te m s   f o r   f u s io n   r ea cto r s .   Deta iled   p ar ts   o f   th ese  tr a n s p o r t  p r o ce s s es  h av e  b ee n   th e   s u b j ec t   o f   in ten s e  in v e s ti g at io n s .   E ar l y   s tu d ie s   led   to   th e  p r ed ictio n   o f   b asic  s tate  p atter n s   o f   s u c h   f l u id s   an d   co n f ir m ed   th e  i m p o r tan ce   o f   L o r en tz  f o r ce s   f o r   m o m e n t u m   tr a n s p o r tatio n   an d   f lo w   s tab ilizatio n   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   C lass ical  r es u lts   o n   cu r v ed - c h a n n e l  h y d r o d y n a m ic s   also   p r o v e  th at  cu r v at u r e  in d u ce s   s ec o n d ar y   f lo w   a n d   alter s   th e  v e lo cit y   p r o f ile  v ia  t h e  ac tio n   o f   ce n tr if u g al  f o r ce s ,   i m p ac tin g   t h e  d is tr ib u tio n   o f   p r es s u r e  a n d   co n s eq u en tl y ,   th e   to tal  e n er g y   o f   th e   f lo w   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   Me an w h ile,   tr a n s p o r t  in   p o r o u s   m ed ia  h as  b ee n   ex ten s i v el y   s tu d ied   u n d er   Dar c y ,   B r in k m a n   a n d   Fo r ch h ei m er   ( f o r   b o th   v i s co u s   d if f u s io n   a n d   in er tial  r esi s ta n ce )   ter m s   f o r   v ar io u s   t y p es  o f   p er m ea b le  m ed ia   [ 8 ] – [ 1 2 ] .   Fu r th er   r esear ch   h a s   g en er alize d   th e s e  id ea s   to   MH D   h ea t - tr an s f er   p r o b le m s   an d   h as  u n d er s co r ed   th e  n ee d   to   co n s id er   th er m al   tr an s p o r t,  p r ess u r e  lo s s es,  an d   m ag n etic  d a m p e n i n g   co n cu r r en tl y   in   h ig h - te m p er atu r e  liq u id - m etal  co o lan ts   s y s te m s   [ 1 3 ] – [ 2 0 ] .   W h ile  th ese  r esear ch   w o r k s   p r o v id ed   s u b s tan tia l  co n tr ib u tio n s   in   MH D  f lo w s ,   cu r v ed - c h a n n e l   tr an s p o r t  an d   p o r o u s - m ed i u m   m o d elli n g ,   th e  m aj o r it y   o f   th e  p r ev io u s l y   r ep o r ted   s tu d ies  o n   th ese  p h y s ica l   m ec h a n i s m s   h av e  b ee n   co n d u cted   eith er   s ep ar atel y   o r   o n   a  f e w ,   ele m en tar y   co u p led   v er s i o n s   o f   t h e m .   T h u s ,   th e  ef f ec t  o f   ch a n n el  cu r v atu r e,   p o r o u s   r esis ta n ce ,   m ag n eti c  d am p i n g ,   p r ess u r e  ev o lu t io n ,   an d   h ea t  tr an s f e r   h as  y et  to   b e  th o r o u g h l y   i n v e s tig a ted   in   a  s in g le  n u m er ical  s ch e m e  in   a  m an n er   to   ex a m i n e  th e  p er f o r m an ce   o f   v ar io u s   f u s io n - r elev a n t c o o lan ts   at  t h e   s a m e  o p er atin g   co n d itio n s   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   T o   o v er co m e  t h ese   is s u e s ,   i n   t h is   w o r k ,   a  co u p led   fi n i t e - d iffer en ce   s i m u latio n   m et h o d o lo g y   i s   estab lis h ed   to   in v esti g ate  M H D   fl o w   a n d   h ea t tr an s f er   i n   a  t w o - d i m e n s io n al   c u r v ed   p o r o u s   co o lin g   c h a n n e l o f   th e  f u s io n   r ea cto r   b lan k et  s y s t e m .   R a th er   t h a n   is o lated   p h y s ical  m ec h a n is m s ,   a s   i n   ea r lier   p ap er s ,   th e  m o d el   co n s id er s   ch a n n el  c u r v at u r e ,   B r in k m a n   v i s co u s   d iff u s i o n ,   Dar cy   p er m ea b ilit y ,   Fo r ch h ei m er   in er tial   r esis ta n ce ,   L o r en tz - f o r ce   d a m p in g ,   p r es s u r e  e v o lu tio n ,   a n d   co n v ec t iv e   h ea t   tr an s f er   all  at  o n ce   i n   a   s i n g le   co m p u tatio n al  f o r m u la tio n .   T h e  n u m er ical  r ea lizatio n   i s   d o n e  in   M A T L A B ,   allo w i n g   f o r   th e  co m p u ta tio n al   ef fi cie n c y   n ee d ed   to   m ai n tai n   n u m er ical  s tab ilit y   w h ile  s y s te m a ticall y   s t u d y in g   t h e  co u p led   tr an s p o r t  p r o ce s s es  u n d er   t h e  s a m e  o p er atin g   co n d itio n s .   I n   a d d itio n ,   th e  f r a m e w o r k   t h at  is   i n tr o d u ce d   h er e  is   u s ed   to   p r ed ict  an d   co m p ar e  th e  t h e r m o - h y d r au lics   p er f o r m a n ce   o f   a  n u m b er   o f   p o ten t ial  c o o lan ts   f o r   f u s io n   ap p licatio n s   s u ch   w ater ,   h eli u m ,   P b - 1 7 L i ,   an d   P b - 1 7 L i e n h a n ce d   w i th   A l N  n a n o p ar ticles [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .   Hen ce ,   th e  m ai n   n o v elt y   b r o u g h t  b y   th is   w o r k   r esid es  in   th e  f ac t  th at  an   o v er ar ch in g   n u m er ical   m o d el  h as  b ee n   i n tr o d u ce d   allo w i n g   a  n u m b er   o f   p h y s ica l  ef f ec ts ,   u s u a ll y   tr ea ted   s ep a r atel y   in   t h e   m o s t   r ec en t liter at u r e,   to   b e  co m b i n ed   in   o n e  s i n g le  s i m u lat io n   to o l.  T h is   h o lis tic  f o r m u latio n   al lo w s   th e  co n cu r r en t  p r ed ictio n   o f   v elo cit y ,   p r ess u r e,   an d   tem p er at u r e  d is tr ib u tio n s   an d   also   p r o v id es  a  co m m o n   u n d er p in n i n g   f o r   th e  a s s es s m en t   o f   co o lan t   p er f o r m a n ce   i n   a n   ac t u al  f u s io n   r ea cto r   en v ir o n m e n t.  T h e  n o v el  u n i f ied   s o l u tio n   f ac ilit ate s   a  b etter   i n s i g h t  o f   th e  co m p lica ted   p h en o m en o n   o f   m a g n e tic  d a m p i n g   co m p etin g   w it h   p o r o u s   r esis ta n ce   in   a  cu r v ed   ch a n n el,   an d   h en ce ,   en ab le s   b etter   co o lan t  p r ep ar atio n   an d   ch an n el  d esi g n   i n   m o r e   ad v an ce d   f u s io n   en er g y   s y s te m s   [ 2 5 ] .   I n   ad d itio n   to   its   n u m er ical  v a lu e,   th e  ap p licab ilit y   o f   th e   p r o p o s ed   c o m p u tatio n al  f r a m e wo r k   is   w it h   r ec o n f i g u r ab le  an d   e m b ed d ed   s y s te m s .   T h e  f i n ite - d if f er en ce   s ch e m e  d ev elo p ed   in   th i s   w o r k   is   a   co m p u tatio n al  k er n e l  th at   ca n   b e  p o r ted   to   em b ed d ed   m o n i to r in g   p latf o r m s ,   d ig ital  t w i n   en v ir o n m e n t s ,   an d   r ea l - ti m e  t h er m al  m a n ag e m e n t  s o l u tio n s   f o r   f u s io n   r ea ct o r s .   W ith   f as t  p r ed ictio n   o f   th er m o - h y d r au l ic   p er f o r m a n ce   b ased   o n   th e  tes ted   o p er atin g   co n d itio n ,   th e  a p p r o ac h   ca n   en ab le  in telli g en t  m o n ito r i n g ,   f au l t   di ag n o s i s ,   an d   p r ed ictiv e  co n tr o l  s tr ateg ies  w i th   i n ter n et  o f   th in g   ( I o T ) - en ab led   s en s i n g   in f r a s tr u ct u r es.  I n   ad d itio n ,   th e  al g o r ith m   i s   al s o   h ar d w ar e - f r ien d l y ,   allo w i n g   f o r   th e  p o s s ib ilit y   o f   b ein g   m a p p ed   o n   h ar d w ar e   ac ce ler ato r s   s u c h   as  f ield - p r o g r a m m ab le  g ate  ar r a y   ( FP G A )   an d   v er y - lar g e - s ca le  i n te g r atio n   ( V L SI ) - b ased   e m b ed d ed   s y s te m s   f o r   r ea l - ti m e  r ea cto r   s u p er v i s io n   a n d   ad ap tiv e  co o lan t c o n tr o l [ 2 6 ] – [ 2 8 ] .   A cc o r d in g l y ,   th i s   s t u d y   p r o v id es  b o th   s c ien t if ic  a n d   e n g i n ee r i n g   co n tr ib u tio n s   b y   co m b i n i n g   ad v an ce d   m u l tip h y s ic s   m o d el lin g   w it h   co m p u tatio n al  tec h n iq u es  t h at  ar e  co m p atib le  w i t h   f u t u r e  i n telli g e n t   r ea cto r   m o n ito r in g   ar ch itect u r es.  T h e  d ev elo p ed   m eth o d o lo g y   estab lis h e s   a  f lex ib le  n u m er ical  p latf o r m   f o r   ev alu a tin g   co o lan t  b e h av io u r   i n   f u s io n   r ea cto r   co o lin g   s y s te m s   w h ile  s i m u ltan eo u s l y   co n t r ib u tin g   to w ar d   th e   d ev elo p m en t  o f   e m b ed d ed   d ec is io n - s u p p o r t  tech n o lo g ies  f o r   n ex t - g e n er atio n   n u clea r   en er g y   ap p licatio n s .   T h e  r em a in d er   o f   th is   p ap er   i s   o r g an ized   as  f o llo w s .   Secti o n   2   p r esen t s   t h e  p h y s ical  m o d el  an d   g o v er n i n g   eq u atio n s .   Sectio n   3   d escr ib es  t h e  n u m er ical  m et h o d   an d   c o m p u tatio n al  p r o ce d u r e.   Secti o n   4   d is cu s s e s   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,  No v e m b er   202 6 :  656 - 670   658   n u m er ical  r e s u l ts   a n d   t h eir   p h y s ical  i n ter p r etatio n ,   w h er ea s   s ec tio n   5   s u m m ar ize s   t h e  p r in cip al  co n cl u s io n s   an d   o u tli n es d ir ec tio n s   f o r   f u t u r e  r esear ch .       2.   P H YSI CA L   M O DE L   AND  G O VE RNIN G   E Q UAT I O N S   2 . 1 .     G eo m et ry   a nd   co o rdina t e  s y s t e m   T h e  d o m ain   o f   th e  co m p u tatio n al  f lu id   m ec h a n ic s   p r o b lem   w e  w il l  b e  s o lv i n g   h er e  is   a  c u r v ed   t w o - d i m en s io n al  p o r o u s   ch a n n el  in   p o lar   co o r d in ates  ( , ) .   T h e  r - co o r d in ate  r ep r esen ts   th e  r ad ial  co o r d in ate  th r o u g h   t h e  ch a n n el  t h ick n e s s   e m an at in g   f r o m   t h e  in n e r   w a ll  o f   th e  c h an n el  ( = 0 )   an d   r ea ch in g   th e  o u ter   w all  ( ) .   T h e  s - co o r d in ate  tak es  o n   v al u es  alo n g   th e  c u r v e  ta n g en t iall y   a n d   f o llo w s   t h e  p ath   o f   th e  v ec to r   f ield   s tr ea m li n es a lo n g   t h e  m a in   f lo w .   T h e  r ad iu s   o f   cu r v atu r e  o f   th e   ch an n el  w a s   f o u n d   to   b e  co n s tan t  at  R   an d   i s   co n s i s te n t  w it h   clas s ica l   s tu d ie s   o f   cu r v ed   ch an n el  f lo w s   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   On   th is   b asis ,   th e   ap p a r en t  lo ca l  r a d iu s   in   th e  g o v er n in g   eq u atio n s   ca n   b e  tak en   as  ( + ) ,   w h ic h   clea r ly   ac co u n t s   f o r   r ad ial  v ar iatio n   ac r o s s   th e  th ick n e s s   o f   th e  c h an n el,   an d   au to m at icall y   co n s id er s   t h e  ce n tr if u g al  e f f ec t o f   cu r v atu r e.   Fo r   i m p r o v ed   f lu id - s o lid   i n ter ac tio n   a n d   h ea t  tr an s f er ,   a  p o r o u s   s tr u ct u r e  w as   co n s id er ed   w it h i n   t h e   ch an n el  a s   w o u ld   b e  ap p r o p r i ate  f o r   m a n y   f u s io n   r ea cto r   co o lin g   co n f i g u r atio n s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   T h e  u s e  o f   a  p o lar   co o r d in ate  s y s te m   allo w s   u s   t o   d ir ec tly   r elate   th e  ch an n el  cu r v at u r e  d ir ec tl y   an d   av o id   n ee d in g   th e  c u r v at u r e   ap p r o x im a tio n   o f   t h e  s o u r ce   b o u n d ar y   t h at  i s   d o n e  i n   C ar tesi a n   co o r d in ates.  T h is   also   en s u r es  th a t   h y d r o d y n a m ic  i n ter ac tio n s   ar e  co n s is te n tl y   tr ea ted   in   a  cu r v ed   g eo m etr y   w i th o u t  an y   lo s s   in   g e n er alit y   a n d   r ec o v er s   o u r   p o r o u s   ch an n el  b o u n d ar y   as  → ∞   [ 1 6 ] – [ 1 8 ] .   Fig u r e  1   illu s tr ates  t h e  p h y s ical  co n f i g u r atio n   co n s id er ed   in   th e  p r esen t  w o r k .   S p ec if icall y ,     Fig u r e  1 ( a)   s h o w s   th e  r ep r e s en tat iv e  f u s io n   r ea cto r   co o lin g   s y s te m ,   w h er ea s   F ig u r e   1 ( b )   p r esen ts   t h e  co r r esp o n d in g   co m p u tatio n al  d o m ai n   e m p lo y ed   in   t h e  n u m e r ical  s i m u latio n s .           ( a)   ( b )     Fig u r e  1 .   Sch e m atic  r ep r esen t atio n   o f   t h e  f u s io n   r ea cto r   co o lin g   co n f ig u r atio n   a n d   co m p u t atio n al  d o m ai n ;   ( a)   c o m p u tatio n al  p o r o u s   ch a n n el   w it h   t h e  ad o p ted   co o r d in ate  s y s te m   a n d   ch ar ac ter is tic  d i m e n s io n s   a n d   ( b )   s ch e m atic  ill u s tr atio n   o f   t h e  r e p r esen tati v e  co o lin g   c h a n n el  l o ca tio n   w i th i n   a  f u s io n   r ea cto r   s tr u ct u r e       2 . 2 .     M o delin g   a s s u m ptio n s   a nd   ph y s ica l f ra m ew o rk   Fo r m u la s   f o r   th e  s y s te m   o f   eq u atio n s   g o v er n i n g   t h e  f lo w   o f   an   i n co m p r ess ib le  co o lan t  at  l o w   M ac h   n u m b er s   r elev a n t  to   f u s io n   r ea cto r   co o lin g   ap p licatio n s .   Fl u id   d en s it y   ( )   an d   p o r o s ity   ( )   w e r e  tr ea ted   as   co n s ta n ts ,   an d   v o lu m etr ic  m as s   s o u r ce s   w er e  n e g lecte d   to   o b tain   a  d iv er g en ce - f r ee   v elo cit y   f ield   [ 1 6 ] – [1 8 ] .   T h e  p o r o u s   m ed i u m   w as  r ep r esen ted   u s i n g   th e  Dar c y - B r in k m a n -   Fo r ch h ei m er   f o r m u lati o n ,   w h ic h   tak es  i n to   ac co u n t  t h e  in er tia l  r esis ta n ce ,   v i s co u s   r es is ta n ce ,   an d   s h ea r   e f f ec t  n ea r   t h e  w al l  w i th i n   t h e  p o r o u s   m atr i x   [ 8 ] – [1 2 ] .   I t  w as a l s o   ass u m ed   th at  t h e  p o r o s it y   is   s p at iall y   u n i f o r m   t h r o u g h o u t t h e  c h an n el .   T h e  ef f ec t s   o f   MH D   ar e  in co r p o r ated   in to   a  q u asi - s tatio n a r y   ap p r o x i m atio n   f r a m e w o r k   co n s is ten t   w it h   a  m a g n etic  R e y n o ld s   n u m b er   (  )   an d   a  d ef in ed   ex te r n al  m ag n etic  f ield .   T h e  L o r en tz  f o r ce   is   in co r p o r ated   in to   th e  m o m e n t u m   eq u atio n s ,   w h i le  J o u le  h ea tin g   is   r etain ed   in   th e  h e at  eq u atio n   to   m ai n tai n   en er g y   co n s i s te n c y   [ 1 3 ] – [ 1 5 ] .   T h e   m at h e m atica l  m o d el  is   a  s tead y ‐ s tate,   la m in ar ,   i n co m p r ess ib le,   an d   t w o ‐ d i m e n s io n al  MH D  f lo w  in   a  h o m o g e n eo u s   p o r o u s   m e d iu m   i n   th e  p r esen ce   o f   u n i f o r m   tr a n s v er s e  m a g n etic   f ield .   T h e  f i n ite - d if f er en c e   s ch e m e  is   u s ed   to   d is cr etize   t h e  g o v er n in g   eq u atio n s   an d   is   s o lv ed   in   M A T L A B   R 2 0 2 5 b .   I n   th e  f o llo w i n g   s u b s ec tio n s ,   t h e  co m p u ta tio n al  d o m ain   an d   b o u n d ar y   co n d itio n s   u s ed   ar e  i n tr o d u ce d ,   th e  t h er m o p h y s ical   p r o p er ties   u tili ze d   in   all  s i m u l atio n s   ar e  p r esen ted .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       S o ftw a r e  s imu la tio n   o f m a g n et o h yd r o d y n a mic  co o lin g   flo w   in   cu r ve d   …   ( Ha s s a n   Mo h a mm a d   Ha s s a n )   659   2 . 3 .   Dim e ns io na l g o v er nin g   equa t io ns   Fo r   th e  p h y s ical  m o d el  a n d   ass u m p tio n s   o u tl in ed   ab o v e ,   d im e n s io n al  g o v er n i n g   eq u atio n s   f o r   in co m p r es s ib le  f lo w   a n d   h ea t  tr an s f er   i n   a  cu r v ed   p o r o u s   ch a n n e l  ar e  d er iv ed   as  f o llo w s   in   th e  ( , )   co o r d in ate  s y s te m   [ 1 6 ] – [ 1 8 ] :  f lo w :  ( )   an d   ( ) ;  ;  ;   in co r p o r atin g   ef f ec ts   o f   cu r v a tu r e  v ia  th e  lo ca l  r ad iu s   ( + ) ,   as  d ef in ed   i n   s u b s ec ti o n   2 . 1 .   Un d er   th e  in co m p r e s s ib ilit y   a s s u m p tio n   ad o p ted   in   th is   s t u d y ,   th e  co n ti n u it y   eq u atio n   r ed u ce s   to :     1 +  ( ( + ) ) + +  ( ) = 0   ( 1 )     T h e  r ad ial  an d   tan g en t ial  m o m en tu m   eq u a tio n s   ar e  ex p r ess ed   as   ( 2 )   an d   ( 3 ) :     (    +        +   ( + )        −   2 + )   = −     +   [   2 2   +   ( 1 + )    +   ( 2 ( + ) 2 ) 2 2 −   ( + ) 2   ] −       −       | |   +     +   [     ( · ) −   2   ]   ( 2 )     an d     (    +        +   ( + )    +   + )   = − +     +   [   ²  ²   +   ( 1 + )      +   ( ² ( + ) 2 )   ²  ² −   ( + ) 2   ]   −       −       | |     +     +   [     ( · )   −   ²     ]   ( 3 )     A cc o u n ti n g   f o r   tr an s ien t,  co n v ec ti v e,   an d   v is co u s   e f f ec ts .   R esi s tan ce   ad d ed   b y   t h e  p o r o u s   m ed iu m   th r o u g h   Dar c y   an d   Fo r ch h e i m er   d r ag   te r m s   w h ile  n ea r - w all  s h ea r   is   r etain ed   v ia  B r in k m a n   co n tr ib u tio n .   T h e  g o v e r n in g   eq u a tio n s   ac co u n t  f o r   tr an s ie n t,  co n v ec t iv e,   a n d   v is co u s   e f f ec ts .   P o r o u s   r esi s tan ce   is   in tr o d u ce d   th r o u g h   t h e  Dar c y   a n d   Fo r ch h ei m er   d r ag   ter m s ,   w h ile  n e ar - w all  s h ea r   is   r etai n ed   th r o u g h   t h e  B r in k m a n   co n tr ib u tio n   [ 8 ] – [ 1 2 ] .   MH D   in ter ac tio n s   ar e  r ep r ese n ted   th r o u g h   t h e  L o r en tz - f o r ce   ter m   [ 1 3 ] – [ 1 5 ] .   C u r v atu r e - i n d u ce d   in er t ial  ef f ec ts   ar e  in tr o d u ce d   th r o u g h   t h e  lo ca l r ad iu s   ( + )   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h e  p r ess u r e  f ield   is   n o t p r escr ib ed   ex p licitl y   b u t i s   o b tain ed   n u m er icall y   f r o m   its   s p atial  g r ad ien ts :       =   − [    +      +   ( + )      −   2 +   ] +   [   2 2 +   ( 1 + )    +   ( 2 ( + ) 2 ) 2 2   −   ( + ) 2 ] − −     | | +     + [     ( · ) −   2   ]   ( 4 )     an d     +   =   − [    +      +   ( + )      +   +   ]   +   [   ²  ²   +   ( 1 + )      +   ( ² ( + ) 2 )   ²  ²   −   ( + ) 2 ] − −     | |   +     + [     ( · )   −   ²     ]   ( 5 )     e n s u r in g   co n s is te n c y   w it h   m a s s   co n s er v a t io n   a n d   m o m e n t u m   b alan ce   [ 1 6 ] – [ 1 9 ] .   T h e  en er g y   eq u at io n   g o v er n i n g   h ea t tr a n s f er   in   t h e  co o lan t i s   w r i tten   a s   ( 6 ) :     [ ( 1 − ) , + , ]   + , (   + +   ) − (   +   + +   ) = ( 2 2 + 1 +   + 2 ( + ) 2 2 2 ) +       +   2 ( + ) 2   +  + + Φ    ( 6 )     w h er e  h ea t  tr an s p o r t  b y   co n v ec tio n   a n d   co n d u ctio n   i s   co n s id er ed .   Vo lu m etr ic  h ea t   g e n er atio n   an d   v is co u s   d is s ip atio n   ar e  i n cl u d ed   w h er e  ap p licab le,   an d   J o u le  h ea tin g   is   k ep t  f o r   elec tr icall y   co n d u cti v e  f lu id s   u n d er   MH D  co n d itio n s   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 2 0 ] .   In   ( 1 ) – ( 6 )   co n s titu te  a   co u p led   s y s te m   d escr ib in g   th e   tr an s p o r t  o f   m a s s ,   m o m en t u m ,   p r ess u r e   g r ad ien ts ,   a n d   en er g y   i n   a  cu r v ed   p o r o u s   ch an n el  s u b j ec ted   to   h y d r o m ag n etic  e f f ec ts .   T h e  s y s te m   i s   s o lv ed   n u m er icall y   s u b j ec t to   th e  b o u n d ar y   co n d itio n s   s p ec i f ied   in   s u b s ec tio n   2 . 4.     2 . 4 .   B o un da ry   co nd it io ns   T h e  g o v er n i n g   eq u at io n s   ar e  s o lv ed   i n   t h e  ( , )   d o m ain   s u b j ec t  to   th e  f o llo w i n g   d i m e n s i o n al  b o u n d ar y   co n d itio n s .   T h e  s tr e a m w i s e  co o r d in ate    is   ali g n ed   th e  m ai n   f lo w   d ir ec tio n ,   w it h   ( = 0 )   d en o ti n g   th e  in let  an d   =   at   th e  o u tlet,  w h ile    is   th e  tr an s v er s e  co o r d in ate  ac r o s s   th e  ch an n e l  th ic k n ess ,   w i t h   = 0   at  th e  in n er   w all  a n d   =   at  th e  o u ter   w all.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,  No v e m b er   202 6 :  656 - 670   660   I n let  ( = 0 )       A t t h e  i n let,   d ir ich let  b o u n d ar y   co n d itio n s   ar e  p r escr ib ed   f o r   th e  v elo cit y   co m p o n e n t s   an d   t e m p er atu r e  f ield :     ( , 0 ) = 0     ,  ( ) = ( , 0 )      = ( , 0 )       Her e,   ,  ( )   d en o tes  a  p r escr ib ed   in let  v elo cit y   p r o f ile  ch o s en   to   p r o v id e  a  w ell - d ef i n ed   r ef er en ce   s tate  f o r   th e  s u b s eq u e n t  f lo w   d e v elo p m en t  [ 1 7 ] .   T h e  f lo w   i s   d r iv en   b y   a  co n s tan t  s tr ea m w is e  p r ess u r e  g r ad ien t :       =   (   )       W h ich   co r r esp o n d s   to   a  li n ea r   p r ess u r e  v ar iatio n   alo n g   t h e   ch an n el  [ 1 9 ] .   T o   r em o v e  t h e   ar b itra r y   ad d iti v e  co n s ta n t in   t h e  p r ess u r e  f ield ,   a  p r ess u r e  r ef er en ce   i s   f i x ed   at   th e  o u tlet :     ( , ) =       Ou tlet  ( = )       A t t h e  o u tle t,  ze r o - g r ad ien t ( o u t f lo w )   co n d itio n s   ar e  ap p lied   to   th e  tr an s p o r ted   v ar iab les:      | = = 0 ,  | = = 0 ,   | = = 0       A llo w i n g   a  s m o o t h   ex it o f   t h e  f lo w   an d   t h er m al  f ield s   w i th o u t i m p o s in g   ar ti f icial  co n s tr ai n ts .   So lid   w all s , n o - s lip   co n d itio n s   ar e  en f o r ce d   at  b o th   ch an n el  w all s :     ( 0 , ) = ( 0 , ) = 0 , ( , ) = (  , ) = 0       T h er m al  b o u n d ar y   co n d itio n s :   t h er m al  co n d itio n s   at  t h e  w all s   ar e  p r escr ib ed   as:       | = 0 = 0   , (         )       ( , ) = , ( ℎ          )       T h ese  b o u n d ar y   co n d itio n s   u n iq u el y   s p ec if y   th e  v elo cit y ,   p r ess u r e - g r ad ien t - d r i v en   f lo w ,   an d   te m p er atu r e  f ield s ,   a n d   e n s u r e  a  w ell - p o s ed   th er m o h y d r o d y n a m ic   p r o b lem   f o r   t h e  c u r v ed   p o r o u s   ch an n e l   u n d er   h y d r o m a g n etic  co n d itio n s .     2 . 5 .     No n - di m ens io na l f o r m u la t io n a nd   g o v er nin g   pa ra m et er s   T o   r ed u ce   th e  g o v er n in g   eq u a tio n s   to   a  d i m e n s io n les s   f o r m   an d   to   id en tify   t h e  co n tr o lli n g   p h y s ical   m ec h a n i s m s ,   th e  f o llo w i n g   r ef er en ce   s ca le s   ar e  in tr o d u ce d :  th e  tr an s v er s e  len g t h   s ca le  ,   th e  s tr ea m w is e   len g th   s ca le  ,   a  ch ar ac ter is tic  v elo cit y   0 ,   th e  ti m e  s ca le  0 = 0 ⁄ ,   th e  p r ess u r e  s ca le  = 0 0 0 2 ,   an d   th e   te m p er atu r e  s ca le   .   T h e  d im e n s io n le s s   v ar iab le s   ar e  d ef in ed   as :     = ∗ , = ∗ , = 0 ∗ , = 0 ∗ , = ∗ 0 ⁄ , = 0 ∗ ,     = 0 2 ∗ , = 0 ∗ , | | = 0 | ∗ | , = 0 ∗ , Θ = − ∆ , = 0 ∗       T h e  g eo m etr ic  cu r v at u r e  en te r s   th e  f o r m u latio n   th r o u g h   th e  lo ca l  r ad iu s   ( + ) .   I n   d im e n s io n l es s   f o r m ,   th is   q u a n tit y   ap p ea r s   as :     ∗ = + , ∗ = + , ∗ = +       W h ich   i s   r etain ed   ex p lici tl y   i n   th e  g o v er n i n g   eq u atio n s   to   ac co u n t  f o r   cu r v at u r e - in d u ce d   ce n tr if u g al  e f f ec t s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       S o ftw a r e  s imu la tio n   o f m a g n et o h yd r o d y n a mic  co o lin g   flo w   in   cu r ve d   …   ( Ha s s a n   Mo h a mm a d   Ha s s a n )   661   C o n ti n u it y   co n s tr ain t ,   u n d er   th e  in co m p r ess ib il it y   as s u m p tio n   an d   co n s ta n t  p o r o s ity   ( ) ,   th e  co n tin u it y   eq u atio n   r ed u ce s   to   a  d iv er g en ce - f r ee   co n s tr ai n t   o n   th e  v elo cit y   f ield :     1 ∗ ∗ ( ∗ ∗ ) + 1 ∗ ∗ ( ∗ ) = 0   ( 7 )     T h is   r elatio n   r ep r esen ts   co n s er v atio n   o f   m as s   in   th e  p o r o u s   cu r v ed   ch an n e l.  Su b s tit u ti n g   th e  ab o v e   s ca lin g s   in to   t h e  d i m en s io n a l  B r in k m an – Fo r c h h ei m er – M HD  m o m en t u m   eq u at io n s ,   t h e  n o n - d i m e n s io n al   m o m e n t u m   eq u atio n s   i n   th e  r a d ial   ( r )   an d   tan g en t ial  ( s )   d ir ec tio n s   ar e  w r itte n   as:   a.   R ad ial  m o m en tu m   eq u atio n   T h e  co n v er g e n ce   o f   th e  n u m er ical  s o l u tio n   is   c h ec k ed   b y   u s in g   t h e  ca lib r ated   r esid u als  o f   t h e  v elo cit y   a n d   te m p er at u r e  f iel d s .   I ter atio n s   ar e  s to p p ed   w h en   th e  r e s id u al  v al u es  o f   th e  d ep en d en t  v ar iab le s   w er e  w it h i n   t h e  s p ec i f ied   to ler an ce ,   an d   t h er e  w as  n o   s i g n if i ca n t  c h an g e  i n   t h e  co n to u r   l in es  o r   p r o f iles   o f   t h e   ca lcu lated   li n es.  T h e  u s e  o f   p ar tial  atten u atio n   i m p r o v ed   t h e  r o b u s t n e s s   o f   th e   iter atio n   p r o ce s s ,   esp ec iall y   i n   ca s es o f   s tr o n g   Fo r c h h ei m er   r esis ta n ce   o r   h ig h   m ag n etic  i n t er ac tio n .   A   ze r o - g r ad ien t o u tp u t c o n d iti o n   w a s :     ∗ [ ∗ ∗ +   ∗   ∗ ∗ +     ∗ ∗   ∗ ∗   −   ∗ 2 ∗ ] = − ∗ ∗ + 1  [   2 ∗ ∗ 2   +   1 ∗   ∗ ∗   +   2 2   1 ∗ 2 2 ∗ ∗ 2 − 2 2   ∗ ∗ 2 ] − 1     ∗ −  ∗ | ∗ | ∗ +    ∗   ∗ + [   ∗   ( ∗ · ∗ )   −   ∗ 2   ∗   ]   ( 8 )     T an g en tial  m o m e n t u m :     ∗ [ ∗ ∗ +   ∗   ∗ ∗ +   1   ∗ ∗   ∗ ∗   −   1 ∗ ∗ ∗ ] = − 1 ∗ ∗ ∗ +   1  [   2 ∗ ∗ 2   +   1 1 ∗   ∗ ∗   +   1 2   1 ∗ 2 2 ∗ ∗ 2 − 1 2   ∗ ∗ 2 ] − 1     ∗ −    ∗   | ∗ |   ∗ +    ∗   ∗ + [   ∗   ( ∗ · ∗ ) −   ∗ 2   ∗   ]   ( 9 )     T h es e  eq u atio n s   ar e  p ar a m ete r ized   b y   v is co u s   a n d   in er tia l  ef f ec ts   t h r o u g h   th e  B r i n k m a n   R e y n o ld s   n u m b er   (  ) ,   p o r o u s   r esis ta n ce   th r o u g h   t h e  co n tr ib u tio n s   o f   th e  Dar c y   an d   Fo r ch h ei m e r   ( ) ,   an d   h y d r o m a g n etic  e f f ec t s   t h r o u g h   th e  in ter ac tio n   p ar a m eter   ( s tu ar t  n u m b er )   N.   T h e  cu r v a tu r e  ef f ec t  i s   k ep t   ex p licitl y   th r o u g h   t h e  lo ca l r ad iu s   ( ∗ ) .   b.   P r ess u r e - g r ad ien t r elatio n s   T h e  p r ess u r e  f ield   ap p ea r s   in   th e  f o r m u lat io n   th r o u g h   its   s p atial  g r ad ien ts ,   w h ich   ar e  o b tain ed   co n s is ten tl y   f r o m   t h e  m o m en t u m   b ala n ce s .   R ad ial  p r e s s u r e  g r ad ien t :     ∗ ∗ =   − ∗ [ ∗ ∗ +   ∗   ∗ ∗ +     ∗ ∗   ∗ ∗   −   ∗ 2 ∗ ]   +   1  [   ² ∗ ∗ 2   +   1 ∗   ∗ ∗   +   2 2   1 ∗ 2 ² ∗ ∗ 2 − 2 2   ∗ ∗ 2 ] − 1     ∗ −   ∗   | ∗ |   ∗ +    ∗   ∗ + [   ∗   ( ∗ · ∗ )   −   ∗ 2   ∗   ]   (1 0 )     T an g en tial p r ess u r e  g r ad ie n t :     1 ∗ ∗ ∗ =   − ∗ [ ∗ ∗ +   ∗   ∗ ∗ +   1   ∗ ∗   ∗ ∗   −   1 ∗ ∗ ∗ ]   +   1  [   ² ∗ ∗ 2   +   1 1 ∗   ∗ ∗   +   1 2   1 ∗ 2 ² ∗ ∗ 2 − 1 2   ∗ ∗ 2 ] − 1     ∗ −   ∗   | ∗ |   ∗ +    ∗   ∗ + [   ∗   ( ∗ · ∗ )   −   ∗ 2   ∗   ]   (1 1 )     T h ese  r elatio n s   en s u r e  a  co n s i s ten t c o u p lin g   b et w ee n   p r ess u r e  an d   v elo cit y   i n   t h e  cu r v ed   c o o r d in ate  s y s te m .   No n - d i m e n s io n al  en er g y   eq u a tio n ,   t h e  d i m en s io n less   e n er g y   eq u atio n   g o v er n i n g   h ea t  tr an s f er   in   t h e   p o r o u s   cu r v ed   ch a n n el  i s   w r itt en   as   ( 1 2 ) :      Θ ∗ +  ( ∗ Θ ∗ + 1 ∗ ∗ Θ ∗ ) = 0 ( 2 Θ ∗ 2 + 1 ∗ Θ ∗ + 1 2 1 ∗ 2 2 Θ ∗ 2 ) + 0     ∗ ∗ Θ ∗ + 0  2  ∗ ∗ Θ ∗ +   Ω  +    +   Br 2 +       ( ∗ ∗ + ∗ ∗ ∗ + 1 ∗ ∗ ∗ ∗ )   (1 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,  No v e m b er   202 6 :  656 - 670   662   Hea t  tr an s f er   b y   co n v ec tio n   a n d   d if f u s io n   is   co n tr o lled   b y   th e  P ec let  n u m b er s   f o r   th e  m i x tu r e  a n d   th e  f l u id   (  ,  ) .   Vis co u s   d is s ip atio n   an d   J o u le  h ea tin g   ar e  r ep r esen ted   b y   th e  co r r esp o n d in g   E c k e r t  (  )   an d   B r in k m a n   n u m b er s   (  ) .   Pre s s u r e - w o r k   an d   d is s ip atio n   ter m s   ar e  k ep t  en s u r in g   th er m o d y n a m i c   co n s is ten c y   u n d er   s tr o n g   h y d r o m a g n etic  a n d   p o r o u s   in f lu e n ce s .   c.   Go v er n i n g   d i m e n s io n les s   p ar am eter s   In   ( 7 ) – ( 1 2 )   c o n s t i tu te   a   c l o s ed ,   c o u p l e d ,   n o n - d im en s i o n al   s y s tem   d e s c r i b in g   m o m en t u m   t r a n s p o r t ,   p r e s s u r e - g r a d i en t - d r iv en   f l o w ,   a n d   h e at   t r an s f e r   in   a  cu r v e d   p o r o u s   ch an n el   u n d e r   h y d r o m ag n e ti c   c o n d i ti o n s .   T h e   d im en s i o n le s s   g r o u p s   a r i s i n g   f r o m   t h e   a b o v e   s c a li n g   in cl u d e   th e   B r in k m an   R ey n o l d s   n u m b e r    ,   D a r cy   n u m b e r   (  ) ,   F o r ch h e im e r   n u m b e r   ,   F r o u d e   n u m b e r    ,   in te r a c t i o n   p a r am e t e r   ( S tu a r t  n u m b e r )   ,   m ix tu r e  a n d   f lu i d   Pé cl e t   n u m b e r s      a n d    ,   E c k e r t   n u m b e r    ,   v i s c o u s   an d   J o u l e   B r in k m an   n u m b e r s      a n d    ,  a n d   th e   v o lu m e t r i c   h e at   g en e r at i o n   p a r am et e r   Ω  .   T h e i r   m a th em a t i c a l   d ef in i t i o n s   a n d   p h y s ic a l   i n te r p r e t a ti o n s   a r e   p r o v i d e d   in   T a b l e   S 1   o f   th e  s u p p lem en t a r y   m a t e r i a l ,   f o ll o w in g   t h e   s t an d a r d   c o n v en t i o n s   [ 1 6 ] – [ 2 1 ] .     2 . 5 . 1 .   P a ra m et er   ra ng es a nd   ca s e  s et up   Du e  to   th e  s ig n i f ica n t  in ter d ep en d en ce   o f   ca m w h ee l  t h er m o p h y s ical  p r o p er ties   in   th e  w o r k in g   f lu id s   co n s id er ed ,   id en tical  v al u es  o f   d i m e n s io n les s   p ar a m eter s   ar e  n o t  ex p ec ted   to   co r r esp o n d   to   id en tical  f lo w   o r   th er m a l  co n d itio n s .   Hen ce   f o r   ea ch   co o lan t  w e  w i ll  in d ep en d en tl y   s a m p le  t h r ee   r ep r esen ta tiv e  le v els  f o r   ea ch   in f lu e n tia l  d i m en s io n le s s   n u m b er   to   p r o b e  lo w ,   in ter m ed iate   an d   h ig h   r esp o n s e  r eg i m es  i n   p h y s icall y   r ea li s tic   r an g e s .   A lt h o u g h   t h e  n u m er ica l  v alu es  o f   t h e  co ef f icie n ts   d i f f er   f o r   ea ch   f l u id ,   th e  n u m b er   o f   r esp o n s e s   r e m ain s   co n s tan t  f o r   th e  s a m e  g eo m etr y /b o u n d ar y   co n d itio n s .   T h is   allo w ed   u s   to   ass es s   th e  r elat iv e   i m p o r tan ce   o f   p r o p er ties /co ef f icie n ts   in   ab s o lu te  ter m s ,   a n d   th u s   d r a w   m ea n i n g f u l   co m p ar i s o n s   b et w ee n   w ater ,   h e liu m ,   P b - 1 7 L i a n d   P b - 1 7 L i+ A l N  n a n o f l u id   [ 2 2 ] – [ 2 4 ] .       3.   RE S E ARCH   M E T H O D   R esear ch   ap p r o ac h   w as  f o r m u lated   o n   th e   b asis   o f   d e v elo p in g   a   s o f t w ar e  s i m u latio n   te ch n iq u e  f o r   m o m e n t u m   co u p li n g ,   p r ess u r e  g r ad ien t,  a n d   h ea t  tr a n s f er   in   a   b en t  p o r o u s   r ea cto r   co o lin g   p ass a g e.   T h e  s o lu tio n   p r o ce d u r e  f o r   n u m er i ca l  s i m u la tio n   co n s i s ted   o f   t h e  f o llo w i n g   f o u r   s tep s :  d eter m i n atio n   o f   c h an n el   g eo m etr y   a n d   co o lan t  p r o p er ties ,   th e  d is cr etiza tio n   o f   th e   g o v er n i n g   eq u atio n s   o n   a   2 D  s tr u ct u r ed   g r id ,   iter ativ e  s o lu t io n   o f   t h e  co u p l ed   v elo cit y   an d   te m p er atu r e  f i eld s ,   an d   t h e  v alid atio n   o f   t h e   n u m er ical   s o l u tio n   b y   m o n ito r in g   t h e  co n v er g e n c e  an d   co n d u cti n g   g r id - i n d ep en d en t  te s ts .   T h e   s i m u latio n   was  p er f o r m ed   u s i n g   MA T L A B   R 2 0 2 5 b   s o f t w ar e.   T h e  c o m p u tatio n al  m eth o d   f o r m u lated   i n   th i s   w o r k   ca n   b e  d ir ec tl y   i m p le m en ted   i n   e m b ed d ed   m o n ito r in g   s y s te m s   d u e  to   its   m o d u lar   f i n ite - d if f er en ce   n at u r e.     3 . 1 .     Nu m er ica l pa rt it io nin g   a nd   s o lutio n pro ce du re s   3 . 1 . 1 .   Sp a t ia l  dis cr et iza t io n   T h e  co m p u tatio n al  d o m a in   was  d is cr etize d   in to   o r d er ed   el e m en ts   o f   th e  d iag o n a l  an d   lo n g it u d in a l   d ir ec tio n s   u s in g   an   o r d er ed   g r id   o f   ×   n o d es.  T h e  d iag o n al  co o r d in ate  r   is   f o r   th e  tr an s v er s e  d ir ec tio n   ac r o s s   th e  t h ic k n e s s   o f   th e  p o r o u s   ch a n n el,   w h i le  th e  lo n g it u d in al  co o r d i n ate  s   is   t h e  cu r v ed   f lo w   p at h .   T h e  s p atial  d er iv ativ e s   in   th e  m o m en tu m ,   p r ess u r e  g r ad ie n t,  an d   en er g y   eq u a tio n s   w er e  tak en   f i n ite - d if f er e n ce   f o r m s   to   ap p r o x i m ate  as  i n   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T h e  ce n ter   d if f er en ce   ap p r o x im a tio n s   w er e   u s ed   at  d if f u s io n   b o u n d ar ies,  an d   co n v ec tio n   b o u n d ar ies  w er e  tr ea ted   b y   a  b iased   s tab le  d if f er en tial  f o r m u la  to   m i n i m ize   n o n p h y s ical  o s cil latio n s   u n d er   h i g h   in er t ia,   p o r e  r esis tan ce ,   an d   h y d r o m ag n etic   d y n a m ics  [ 1 9 ] .   T h e  b o u n d ar y   co n d itio n s   o f   s u b s ec tio n   2 . 4   w er e  ap p lied   d ir ec tly   to   t h e  b o u n d ar y   n o d es.     3 . 1 . 2 .   I t er a t iv e  c o up lin g   s t ra t eg y   Fo r   ea ch   ch i ller   an d   p ar a m ete r   s et,   th e  m o m en t u m   eq u at io n s   w er e  s o lv ed   co n s id er in g   t h e   p r ess u r e   g r ad ien t  to   o b tain   th e   r ad ial  an d   tan g e n tial  v elo cit y   co m p o n en t s .   T h e  v elo cit y   f ield   i n   th e  e n er g y   eq u atio n   w a s   u s ed   to   ca lcu late  t h e  te m p er at u r e  d is tr ib u t io n .   T h e  h y d r o d y n a m ic  an d   t h er m al  s o lu tio n s   w er e  co u p led   th r o u g h   a n   ex ter n al  iter ati v e  l o o p   s in ce   th e  en er g y   eq u atio n   h ad   co n v ec tio n ,   d if f u s io n ,   atm o s p h er ic  h ea tin g ,   v is co s it y   d is s ip atio n ,   an d   v o lu m et r ic  h ea t  g e n er atio n   b o u n d a r ies  [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   Dev iatio n   m iti g atio n   w as  ap p lied   in   th o s e  ca s e s   w h er e  it  w a s   n e ed ed   to   en s u r e  th at  th e  s o l u tio n   r e m ai n ed   m o n o to n icall y   co n v er g en t  an d   h en ce   av o id ed   an y   n u m er ical  i n s tab ilit y   th at   m ig h t  ar i s e  d u e   to   t h e  co m b in ed   e f f ec ts   o f   c u r v a tu r e,   p o r e  r esis tan ce ,   an d   m a g n et ic  d a m p in g .   T h e  n u m er ical  p r o ce d u r e  ap p l ied   in   th e  s i m u latio n   is   b r ief l y   d escr ib ed   as f o llo w s :   Step   1 : Sp ec if y   t h e  ch a n n el  g e o m e tr y ,   p r o p er ties   o f   th e  co o lan t,  p ar a m eter s   o f   t h e  p o r o u s   m ed iu m ,   p ar am eter   o f   t h e   m ag n etic  f iel d ,   an d   th e  th er m al  b o u n d ar y   c o n d itio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       S o ftw a r e  s imu la tio n   o f m a g n et o h yd r o d y n a mic  co o lin g   flo w   in   cu r ve d   …   ( Ha s s a n   Mo h a mm a d   Ha s s a n )   663   Step   2 :   T h e  g o v er n in g   eq u atio n s   ar e  d is cr etize d   in   t h e  r   an d   s   d ir ec tio n s .   Step   3 : I n itialize  th e  v elo cit y ,   p r ess u r e  g r ad ien t a n d   te m p er a tu r e  f ield s   to   th e  g i v e n   v al u es   o f   in let  a n d   b o u n d ar y   co n d itio n s .   Step   4 : A p p l y   iter ati v e  m eth o d s   to   s o lv e   th e  d is cr etize d   r ad ial  an d   tan g en tial  m o m e n t u m   eq u atio n s   f o r   a  g iv e n   r ad ial  p o s itio n .   Step   5 : D eter m in e  t h e  p r ess u r e  g r ad ien t r elatio n s   b y   th e  co n v er g en t  m o m en tu m   eq u i lib r iu m   eq u atio n .     Step   6 : Co m p u te  t h e  s o l u tio n   o f   th e  d is cr etize d   en er g y   eq u a tio n   w it h   th e  i n itia lized   v elo cit y   an d   th e  p r ess u r e  g r ad ien t f ield s .   Step   7 : Rep ea t th e  t w o - s o lu t io n   p r o ce d u r e  u n til b o th   h y d r o d y n a m ic  a n d   th er m al  r esid u e s   m ee t t h e  s tip u lated   co n v er g e n ce   cr iter i o n .   Step   8 : P o s tp r o ce s s   v elo cit y ,   p r ess u r e,   a n d   te m p er at u r e  f ield s   an d   co n tr ast b eh a v io r   f o r   w a ter ,   h eliu m ,   Pb - 1 7 L i,  an d   P b - 1 7 L i+AlN  n p s .     3 . 1 . 3 .   Co nv er g ence   a nd   s t a bil it y   cr it er ia   C o n v er g e n ce   o f   th e  n u m er ica l  s o lu tio n   w a s   m o n i to r ed   w it h   s ca led   r esid u als  f o r   th e  v el o cit y   an d   te m p er atu r e   f ield s .   T h e  iter a tio n   p r o ce s s   en d ed   w it h   r esi d u als  u n d er   ac ce p tab le   to ler an ce   an d   w h en   n o   s ig n i f ica n t  c h an g es   i n   t h e  co n to u r   f ield   a n d   li n e  p r o f ile s   w er e  d etec ted .   S k e w   co r r ec ti o n   w as  ap p lied   i f   n ee d ed ,   to   en h an ce   t h e  n u m er ical  s tab ilit y ,   also   f o r   s t r o n g   Fo r ch h ei m er   r esis ta n ce   o r   lar g e  m a g n et ic   in ter ac tio n .   Fi n all y ,   a  ze r o - g r ad ien t  o u tp u t  co n d it io n   w a s   e n f o r ce d   s o   th at  t h e  v e lo cit y   a n d   te m p er atu r e  f ield s   co u ld   leav e  th e  co m p u tat io n al  d o m ai n   as a   n o r m al  o u t f lo w   with o u t a r ti f icia l n u m er ical   s tr a i n i n g .     3 . 1 . 4 .   G rid inde pend e nce  a n d nu m er ica l v er if ica t io n   W e  also   test ed   g r id   in d ep en d e n ce   to   en s u r e  t h at  th e  ca lc u lat ed   th er m al  r esp o n s e  w as  n o t  i n f lu e n ce d   b y   s p atial  r eso lu tio n .   T h r ee   s tr u ctu r ed   g r id s   o f   d i m en s io n s   4 0 ×8 0 ,   6 0 ×1 2 0 ,   an d   8 1 × 1 6 1   w er e  test ed   u n d er   t h e  s a m e  p h y s ical  p ar a m eter s   a n d   b o u n d ar y   co n d itio n s .   As  an   i n d icato r   o f   g r id   co n v er g en ce ,   th e  d im e n s io n le s s   te m p er atu r e  Θ  at  th e  m id - c h a n n el  lo ca tio n   ( r m id ,   s m id )   w a s   ch o s en .   T ab le  1   p r esen ts   th e   r esu lts   o f   th e  g r id   in d ep en d en ce   test .   T h e  d if f er en ce   b et w ee n   th e  6 0 ×1 2 0   an d   8 1 × 1 6 1   g r id s   is   alm o s t  n e g li g ib le,   s h o w i n g   t h at   in cr ea s i n g   t h e  g r id   r eso lu tio n   h as  litt le  ef f ec t  o n   t h e  s elec t ed   th er m al  r esp o n s e.   T h er ef o r e,   w e  s e lecte d   th e   6 0 ×1 2 0   g r id   f o r   u s e  i n   later   s i m u latio n s   b ec au s e   it  p r o v id es  a  g o o d   b alan c e  b et w ee n   n u m e r ical  ac cu r ac y   a n d   co m p u tatio n al  co s t.       T ab le  1 .   Gr id - in d ep en d en ce   s t u d y   b ased   o n   th e  d i m e n s io n les s   te m p er atu r e    ev alu ated   at  t h e   m id - c h a n n el  lo ca tio n   ( , )   G r i d   ( × )   Θ ( ,  )   R e l a t i v e   d i f f e r e n c e   ( %)   40 × 80   1 . 1288476266 × 10 − 11   N / A   60 × 120   1 . 1688476742 × 10 − 11   3 . 4 2   81 × 161   1 . 1688476970 × 10 − 11   1 . 95 × 10⁻ ⁶       3 . 2 .     Nu m er ica l v er if ica t io n a nd   v a lid a t io n o f   t he  bo un da ry   s t a t e   T h e  n ex t  n u m er ical  tes t  w as   ca r r ied   o u t  to   f u r th er   co n f ir m   t h e  r eliab ilit y   o f   t h e  f in ite - d if f er en ce   s i m u lat io n .   T h e  r esu lts   o f   g r id   in d ep en d en ce   in   T ab le  1   w er e  u s ed ,   f ir s t  to   esti m ate  t h e  r el ativ e  d i m e n s io n le s s   te m p er atu r e  v ar iatio n   in   th e  m id d le  o f   t h e  c h an n el  b et w e en   s u cc es s i v e  g r id   o p ti m izati o n s .   T h e  r elativ e   d if f er e n ce   b et w ee n   4 0 ×8 0   an d   6 0 ×1 2 0   g r id s   w a s   ab o u t  3 . 4 2 %;  th at   b et w ee n   6 0 ×1 2 0   an d   8 1 ×1 6 1   g r id s   w a s   ab o u t  1 . 9 5 ×1 0 ⁻⁶%.  T h is   v er y   s m al l  d if f er en ce   b et w ee n   t h e  t w o   f i n est  g r id s   co n f ir m s   t h at  th e  c h o s en   6 0 ×1 2 0   g r id   g i v es  g r id - i n d ep en d en t r e s u lt s   f o r   t h e  th er m al  f ield   at  a  r ea s o n ab le  co m p u tatio n al  co s t .   T h e  s ec o n d   v alid atio n   w as   d o n e  b y   s t u d y i n g   t h e  p h y s ical   b eh av io u r   o f   th e  g o v er n i n g   m o d el  w h e n   th e  c u r v at u r e  e f f ec t   is   w ea k e n ed .   I n   th i s   ca s e,   t h e  lo ca l r ad iu s   b o u n d ar y   ass o ciate d   w i th   th e  cu r v ed   co o r d in ate   s y s te m   te n d s   to w ar d   th e  co r r esp o n d in g   s tr aig h t  ch a n n el  b eh av io u r ,   an d   th e  ef f ec t  o f   th e  c en tr if u g al  f o r ce   o n   d iag o n al  m o m en tu m   eq u ilib r i u m   b ec o m es  les s   s i g n i f ica n t.  I t  w as  also   n u m er icall y   p r o v e d   th at  u n d er   w ea k   b en d in g   co n d itio n s ,   t h er e  is   a  d ec r ea s e  in   th e  r ad ial  v elo cit y   co m p o n e n t   co m p ar ed   to   th e  ta n g en t ial   co m p o n e n t ,   w h ic h   is   co n s is te n t  w it h   t h e  ex p ec ted   d ec r ea s e  in   s ec o n d ar y   m o tio n   d u e  to   b e n d in g .   T h ir d ,   th e  in d i v id u al   p h y s ical   b o u n d ar ies  w er e  c h ec k ed   b y   f i r s t r ed u ci n g   th e   m a in   s o u r ce   b o u n d ar ies   in   s ep ar ate  n u m er ical  e x p er i m en ts .   T h e  m ag n etic  i n ter ac tio n   co ef f icie n t  w a s   r ed u ce d ,   an d   th is   w ea k e n ed   th e   L o r en tz  f o r ce   d a m p in g ,   w h il e  th e  co n d u ctiv e  co o lan t  w as   s ee n   to   h av e  h i g h er   v elo cit y   [ 1 3 ] – [ 1 5 ] .   Dar cy - Fo r ch h ei m er   r esi s tan ce   b o u n d ar ies  w er e  r ed u ce d   to   r ef le ct  th e  p r ess u r e  g r ad ie n t  co n d itio n ,   w h er ei n   t h e   r esis ta n ce   o f   th e  p o r o u s   m ed i u m   is   r ed u ce d   [ 8 ] – [ 1 2 ] .   T h ese  b o u n d ar y   r esp o n s es  ar e  in   lin e  w ith   th e   p h y s ica l   r o les o f   m a g n et ic  d a m p in g   a n d   p o r o u s   d r ag   in   t h e  g o v er n i n g   eq u atio n s .   A lt h o u g h   a   co m p r eh e n s iv e  co m p ar i s o n   w i th   co m m er cial  co m p u tat io n al  f l u id   d y n a m ic s   s o f t w ar e  li k e   A N SYS  F lu e n t  o r   C OM SO L   lies   b e y o n d   th e  s co p e  o f   th e  cu r r en t  s o f t w ar e  s i m u lat io n ,   it  d o es  p r o v id e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  15 ,   No .   3 ,  No v e m b er   202 6 :  656 - 670   664   n u m er ical  co n f id en ce   in   t h e  ap p lied   m o d el  to   test   th e  n et w o r k   i n d ep en d en ce ,   b o u n d ar y   s tate  b eh av io u r ,   r esid u al  o b s er v atio n ,   an d   p h y s ical  co n s i s te n c y   c h ec k s   f o r   ea ch   b o u n d ar y   i n d i v id u all y .   Fu t u r e  w o r k   w il l   ex p an d   th e  s co p e  o f   th e  v er if i ca tio n   p r o ce d u r e  b y   co m p ar i n g   th e  c u r r en t  f i n ite - d if f er e n ce   an al y s er   w it h   h i g h - r eso lu tio n   co m p u tatio n al  f lu i d   d y n a m ics  s i m u latio n s   an d   ex p er im e n tal  d ata  f o r   r ea ct o r - r elate d   co o lin g   ch an n el s .       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   Her ein ,   t h e  n u m er ical  r es u lt s   ar e  p r esen ted   an d   d is c u s s ed   f o r   th e  m o m e n t u m   f ield s ,   p r ess u r e   g r ad ien t,  an d   th e  r elate d   h ea t  tr an s f er   in   a  cu r v ed   p o r o u s   co o lin g   ch an n el.   T h e  r esu lts   ar e  o r g an ized   to   d em o n s tr ate  h o w   t h e   h y d r au lic  an d   t h er m al  r e s p o n s e  o f   th e  u n i t  is   a f f ec ted   b y   s o m e  o f   th e  d o m in a n t   p ar am eter s .   T h e  f ir s t  p r esen ta tio n   d is p la y s   t h e  v elo cit y ,   p r ess u r e,   an d   te m p er atu r e  f ield s   to   r ev ea l  th e  m ai n   f lo w   a n d   h ea t  tr an s f er   f ea t u r es.  F u r t h er ,   th e   ef f ec t   o f   p ar a m eter s   r elate d   to   R e y n o ld s   n u m b er ,   Da ,   Fo r ch h ei m er   n u m b er ,   Stu ar t  n u m b er ,   E ck er t  n u m b er ,   P ec let  n u m b er ,   an d   v o l u m etr ic  h ea t  g en er atio n   n u m b er   ar e  d is cu s s ed .   T h e  ef f ec t s   o f   co o lan t  p r o p er ties   o n   th e  tr ad eo f f   a m o n g   t h er m al  p er f o r m an ce ,   m ag n eti c   d am p i n g   an d   p u m p i n g   p o w er   ( p r ess u r e   g r ad ien t)   ar e  ex a m i n ed   b y   co n s id er in g   w a ter ,   h eliu m ,   lead - 1 7   lith iu m   n an o f l u id ,   an d   lead - 1 7   lith i u m   n an o f lu id   w i th   al u m i n u m   n itr id e,   an d   co n tr asti n g   t h e m   w i th   o n e  an o th er .     4. 1.     E f f ec t   o f   re y no lds   nu mb er   Fig u r e   2   s h o w s   th e  in f l u e n ce   o f   th e  R e y n o ld s   n u m b er   R e   o n   th e  ta n g en t ial  v e lo cit y   c o m p o n en t   (w s * )   alo n g   t h e  f lo w   li n e  ( s )   at  a  t y p ical   r ad ial  p o s itio n   ( r =r   m id ) .   T h r ee   s u g g e s ted   R e y n o ld s   n u m b er   v alu e s   ( 1 5 5 0 0 ,   1 5 0 0 0 ,   an d   1 6 0 0 )   w er e  co n s id er ed ,   an d   it  w as  n o ted   th at  th e  tan g en t ial  v elo cit y   m ag n it u d e  g r o w s   in   th e  ch a n n el  w it h   th e  i n cr e m e n t  o f   th e  R e y n o ld s   n u m b er ,   s u g g e s ti n g   t h at  t h er e  is   a  p r o g r ess i v e  d o m in a n ce   o f   th e  i n er tial  tr an s p o r tatio n   o v e r   th e  v i s co s it y   d is s ip atio n   i n s i d e  th e  p o r o u s   m ed i u m .   T h is   e n h a n ce m en t  c an   b e   attr ib u ted   to   th e  in er t ial  ef f ec t,  is   m o r e  p r o n o u n ce d   in   t h e  d o w n s tr ea m   w h er e  [ 6 ] – [ 8 ]   th e  in er tial  tr a n s p o r t  ac cu m u late s   to   y ield   s tr o n g er   v elo cit y   g r ad ie n ts ,   w h ich   ac co u n t s   f o r   th e  s tr en g t h en i n g   o f   m o m e n t u m   lo ad in g   alo n g   t h e  cu r v ed   f lo w   p ath .           F ig u r e  2 .   I n f l u en ce   o f   r e y n o ld s   n u m b er   o n   t h e  d i m e n s io n les s   tan g en tial v e lo cit y   co m p o n e n t a lo n g   th e  f lo w   d ir ec tio n   ∗       A lt h o u g h   n o t  s h o w n ,   th e  r a d ial  v elo cit y   i n cr ea s ed   s li g h tl y   w it h   R e y n o ld s   n u m b er   b ec au s e  o f   s tr o n g er   cu r v at u r e - i n d u ce d   ce n tr if u g al  ef f ec t s ,   w h ile  t h e  s tr ea m w i s e  v elo cit y   r e m ai n ed   d o m in a n t.  A s   s h o w n   in   Fi g u r e  3 ,   in cr ea s i n g   t h e  R e y n o ld s   n u m b er   al s o   p r o d u ce d   a  s teep er   p r ess u r e  g r ad ien t,  r e f lecti n g   th e   g r ea ter   p r ess u r e  r eq u ir ed   to   o v er co m e  in er tial,  p o r o u s ,   a n d   c u r v at u r e - in d u c ed   r esis tan ce .   T h ese   r esu lt s   co n f ir m   t h at   R e y n o ld s   n u m b er   is   a  k e y   p a r a m eter   g o v er n in g   th e  h y d r au lic  p er f o r m a n ce   o f   th e  s y s te m   an d   ar e  c o n s is te n t   w it h   t h e  ex p ec ted   b eh a v io r   o f   p o r o u s   ch an n els [ 8 ] – [ 1 2 ] .     4. 2 .     E f f ec t   o f   da rc y   nu m ber   Fig u r e  4   s h o w s   th a t  d ec r ea s i n g   th e   Da ,   a n d   h e n ce   th e   p o r o u s   p er m ea b ili t y ,   s u b s tan tiall y   i n cr ea s es   th e  p r ess u r e  g r ad ien t  b ec au s e  o f   th e  s tr o n g er   d ar cy   r esi s tan ce .   T h is   ag r ee s   w it h   th e   Dar cy - B r in k m a n   f o r m u latio n   an d   i n d icate s   t h a t  lo w - p er m ea b il it y   s tr u ctu r e s   r eq u ir e  g r ea ter   p u m p in g   p o wer   to   m ai n tai n   t h e  s a m e  co o lan t  f lo w   r ate  [ 8 ] – [ 1 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       S o ftw a r e  s imu la tio n   o f m a g n et o h yd r o d y n a mic  co o lin g   flo w   in   cu r ve d   …   ( Ha s s a n   Mo h a mm a d   Ha s s a n )   665       Fig u r e  3 .   E f f ec t o f   th e  R e y n o l d s   n u m b er   o n   th e  p r ess u r e  d is t r ib u tio n   alo n g   t h e  f lo w   d ir ec ti o n   at  =           Fig u r e  4 .   E f f ec t o f   th e   Da   o n   t h e  d i m e n s io n les s   s tr ea m w is e  p r ess u r e  g r ad ien t a t a   r ep r esen tativ e  cr o s s - s ec tio n   o f   th e  p o r o u s   ch a n n el       4. 3 .     E f f ec t   o f   f o rc hh ei m er   n u m ber   Fig u r e  5   s h o w s   th a t  in cr ea s in g   t h e  Fo r ch h ei m er   n u m b er   ( )   s tr en g t h en s   n o n li n ea r   in er tia l   r esis ta n ce ,   t h er eb y   r ed u ci n g   th e  ta n g en t ial  v elo cit y ,   p ar ticu l ar l y   i n   t h e  h ig h - v elo cit y   c en tr al  r eg io n .   T h is   b eh av io u r   f o llo w s   f r o m   t h e  q u ad r atic  d ep en d en ce   o f   Fo r ch h ei m er   d r ag   o n   v elo cit y   an d   i n d icate s   i n cr ea s ed   h y d r au lic  lo s s e s   as i n er tial tr a n s p o r t in te n s i f ie s   [ 8 ] – [ 1 2 ] .           Fig u r e  5 .   E f f ec t o f   th e  f o r ch h e i m er   n u m b er     o n   th e  d i m e n s io n les s   tan g e n tial  v elo cit y   p r o f il e  ∗   at  =   f o r   th e  w ater   ca s e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.