رفتار قطره سيال دي الكتريك تحت تاثير ميدان مغناطيسي يكنواخت

Behaviour of Dielectric Fluid Droplet under the Influence of Uniform Magnetic Field

در اين پژوهش به بررسي رفتار يك قطره سيال دي الكتريك تحت اثر ميدان مغناطيسي خارجي يكنواخت اعمال شده، پرداخته شده است كه پيش از اين تصور بر آن بود كه ميدان مغناطيسي يكنواخت بر سيالات دي الكتريك نيروي خالصي وارد نمي كند. به منظور مشخص شدن اثر خالص ميدان مغناطيسي يكنواخت، قطره ساكن در ستون سيالي كه خود ساكن است، در نظر گرفته شد. با توجه به اينكه رفتار قطره در سطح افقي بررسي شده است، اثر خالص جاذبه گرانشي زمين بر قطره و سيال اطراف آن نيز صفر است. در نتيجه بروز هرگونه تغييري در وضعيت قطره مورد مطالعه ناشي از اثر ميدان مغناطيسي اعمال شده خواهد بود. براي انجام اين پژوهش از تحليل عددي استفاده شده است. معادلات اصلي حاكم بر مساله شامل معادلات پيوستگي، مومنتوم، معادلات لول ست براي شبيه سازي مرز مشترك فازها و نيز معادلات بازسازي و مقداردهي مجدد معادلات لول ست براي كنترل خطاي جرمي اين روش هستند. معادلات حاكم بر مساله با كدنويسي در محيط برنامه نويسي فرترن گسسته سازي و حل شده است. رفتار قطره مورد مطالعه در رژيم هاي مختلف قطره و نيز تحت تاثير قدرت هاي مختلف ميدان مغناطيسي اعمال شده، مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج پژوهش در حالت هاي مختلف بررسي شده، نشان مي دهد كه قطره ساكن در اثر ميدان مغناطيسي اعمال شده دچار تغيير شكل شده و شروع به ارتعاش مي كند كه سبب القاي حركت در سيال ساكن اطراف خود نيز مي شود.

In this research, the behaviour of a single droplet of the dielectric field under the effect of the applied external uniform magnetic field has been investigated. Previously, it was thought that no force is applied to the dielectric fluids when exposed to the uniform magnetic field. A stagnant droplet in a quiescent fluid column was considered in order to determination of the net effect of the applied uniform magnetic field. Considering that the droplet behaviour has been investigated in the horizontal plane, the net effect of the gravity on the droplet and the surrounding fluid is also zero. Therefore, any change in the condition of the considered droplet will be due to the effect of the applied magnetic field. Numerical analysis has been used to perform this research. The governing equations of the problem are the continuity, momentum, level set equations for interface simulation, re-initialization and re-construction equations of the level set equations to control the mass dissipation of this method. The governing equations have been discretized and solved by developing code in the Fortran programming environment. The behaviour of the considered droplet in various regimes has been investigated under the different magnitudes of the applied magnetic field. The results of the research in various cases show that stagnant droplet deforms under the effect of the applied magnetic field and starts to vibrate which also induces the motion in the surrounding quiescent fluid.