مدل سازي عددي ميكروپمپ فروهيدروديناميكي (FHD) توسط ميدان آهن رباي دائم

Numerical simulation of FHD micro pump using magnetic field of permanent magnet

امروزه نانو سيالات مغناطيسي به دليل كاربرد هاي متنوع در زمينه هاي مختلف از جمله پزشكي و صنعت توجه بيشتري را به خود جلب كرده اند. در اين مقاله، براي اولين بار طرحي براي پمپ كردن فروسيالات و نانو سيالات مغناطيسي توسط نيروي كلوين ناشي از ميدان مغناطيسي غير يكنواخت داخل ميكروكانالها ارائه و با عنوان ميكروپمپ فروهيدروديناميكي (FHD) نامگذاري شد. سپس به بررسي عددي جريان نانوسيال مغناطيسي درون ميكرو كانال با سطح مقطع چهارگوش در حضور ميدان مغناطيسي ناشي از آهنرباي دائم پرداخته شد. در كار حاضر، نانوسيال مغناطيسي متشكل از نانو ذرات اكسيد آهن كه به طور كاملا همگن درون سيال پايه آب مخلوط شده است، استفاده شده است. معادلات حاكم از اضافه كردن ترم نيروي حجمي كلوين به معادلات ناوير-استوكس حاصل شده كه به روش حجم محدود و توسط الگوريتم پيزو گسسته شده است. براي مطالعه پارامترهاي تاثير گذار در عملكرد ميكرو پمپ FHD، بازه اي منتخب از قطر نانوذرات، كسر حجمي نانوذرات، مغناطيس شوندگي اشباع، طول و عرض آهنربا مورد بررسي قرار گرفته اند. نتايج نشان داده اند كه افزايش هر يك از پارامتر هاي مذكور منجر به افزايش سرعت در كانال ميشوند كه ناشي از افزايش نيروي كلوين در طول كانال مي باشد. تاثير قطر نانوذرات مغناطيسي بر سرعت ايجاد شده در كانال نسبت به پارامترهاي ديگر بيشتر بود. همچنين آهنربا در حالت عمودي سرعت بيشتري را نسبت به حالت افقي ايجاد مي كند.

Nowadays, magnetic nanofluids have drawn a lot of attention toward themselves due to various applications in different fields such as medicine and industry. In this paper, for the first time new pumping method for magnetic nanofluids and ferro-fluids is presented. Moreover, magnetic nanofluid flow inside a rectangular channel under the effect of nonuniform magnetic field of permanent magnet is investigated. Iron oxide nanoparticles which lie completely homogeneous inside the based fluid of water are used. The governing equations obtained by adding the Kelvin body force term to the Navier-Stokes equations, and the equations are discretized using finite volume method and PISO algorithm. In order to study the effective parameters in the function of the FHD micro pump, a selected ranges of nanoparticles size, volume fraction of nanoparticles, saturated magnetization, and the length and width of the magnet are studied. The results demonstrate the increase in any of the mentioned parameters leads to rise in velocity magnitude inside the channel. Change in the diameter of magnetic nanoparticles has greatest effect on the velocity magnitude inside the channel. Furthermore, vertical magnet has better performance than horizontal one in FHD micro pump.