بررسي عددي اعمال نيروي مغناطيسي در كنترل مسير جريان ذرات مغناطيسي شناور در سيال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين تحقيق، رفتار ذرات مغناطيسي با قطرهاي بين 14 تا 29 نانومتر، كه با استفاده از توزيع روزين-راملر مدل‌سازي شده‌اند، در جريان داخلي لوله تحت تأثير ميدان مغناطيسي به‌صورت عددي تحليل شد. براي ارزيابي صحت نتايج شبيه‌سازي‌ها، اعتبارسنجي آن‌ها با استفاده از داده‌هاي تجربي موجود انجام گرفت كه نشان‌دهنده خطاي حداكثر 10 درصدي بود كه عمدتاً به محدوديت‌هاي تجهيزات آزمايشي مربوط مي‌شود. مسير حركت پنج ذره با قطرهاي 1، 1.25، 1.5، 1.75 و 2 ميكرون در اعداد رينولدز 1500، 3000 و 8000 بررسي شد. نتايج نشان داد كه ميدان مغناطيسي تأثير قابل‌توجهي بر حركت و جذب ذرات دارد. در تمام شرايط جريان، ذرات ابتدا مسير جريان سيال را دنبال كرده و سپس تحت تأثير نيروي مغناطيسي به سمت ديواره لوله منحرف شدند. اين انحراف بستگي به قطر ذرات و شدت ميدان مغناطيسي داشت. نتايج نشان داد كه ذرات با قطر بزرگتر (10 ميكرون) بيشتر تحت تأثير ميدان مغناطيسي قرار گرفتند و سريع‌تر جذب شدند. همچنين، اثر تغييرات اندازه ميدان مغناطيسي و عدد رينولدز بر ذرات با قطرهاي مختلف (10، 100 و 1000 نانومتر) بررسي شد. اين نتايج حاكي از آن بود كه با افزايش اندازه ذرات و شدت ميدان مغناطيسي، جذب ذرات به طور قابل‌توجهي افزايش مي‌يابد، در حالي كه با افزايش عدد رينولدز، جذب كاهش مي‌يابد به‌دليل افزايش مومنتوم جريان و كاهش زمان تعامل ذرات با ميدان مغناطيسي. شبيه‌سازي‌ها نشان داد كه ذرات بيشترين جذب را در قسمت ابتدايي لوله (نزديك ورودي) دارند و به تدريج در قسمت‌هاي بعدي لوله جذب كمتري مي‌شوند. همچنين مشاهده شد كه با افزايش عدد رينولدز از 1500 به 3000، جذب ذرات افزايش يافته و سپس در اعداد رينولدز بالاتر (3000 تا 5000) ثابت مانده و در نهايت در اعداد رينولدز 5000 تا 8000 كاهش پيدا مي‌كند. اين تغييرات ناشي از رقابت بين نيروهاي اينرسي و مغناطيسي است. در قسمت‌هاي دوم و سوم لوله، به‌دليل فاصله بيشتر از ورودي، تعداد ذرات كمتري جذب شدند.

233416

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان