Simulación numérica de la mezcla de fluido con ferrofluido en un campo magnético utilizando el método SPH sin malla
Autores: Abdolahzadeh, Mohsen; Tayebi, Ali; Ahmadinejad, Mehrdad; arler, Boidar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación numérica de la mezcla de fluido con ferrofluido en un campo magnético utilizando el método SPH sin malla
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación numérica
Campos magnéticos
Mezcla de ferrofluido y fluido
Microcanal
Hidrodinámica de partículas suavizadas
Eficiencia de mezcla
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se realiza una investigación numérica del efecto de diferentes campos magnéticos en los procesos de mezcla de ferrofluidos en un microcanal bidimensional. Se implementa una versión mejorada de la hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH), mediante un algoritmo de desplazamiento de partículas y una condición de frontera de partículas ficticias, para resolver las ecuaciones de continuidad numérica, de momento y de transferencia de masa basadas en ferrohidrodinámica. La SPH se formula a través de la disposición irregular de los nodos donde los campos se aproximan utilizando la función de núcleo de Wendland de quinto orden. Después de validar el enfoque computacional, se estudia por primera vez la influencia del número (de uno a tres) de hilos eléctricos paralelos posicionados perpendiculares al microcanal en la eficiencia de mezcla. Se ha encontrado originalmente que la eficiencia de mezcla depende de manera altamente no lineal del número de Reynolds y del número de hilos eléctricos. Para Re = 80, la eficiencia de mezcla de tres hilos es mucho mayor que la de uno y dos hilos eléctricos. El rendimiento óptimo del micromezclador se logra con tres hilos eléctricos, ya que el mezclador funciona bien en un rango más amplio de Re que los otros dos casos estudiados. Los resultados de este estudio, obtenidos mediante un método sin malla, son importantes para el diseño industrial de micromezcladores.
Descripción
En este estudio, se realiza una investigación numérica del efecto de diferentes campos magnéticos en los procesos de mezcla de ferrofluidos en un microcanal bidimensional. Se implementa una versión mejorada de la hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH), mediante un algoritmo de desplazamiento de partículas y una condición de frontera de partículas ficticias, para resolver las ecuaciones de continuidad numérica, de momento y de transferencia de masa basadas en ferrohidrodinámica. La SPH se formula a través de la disposición irregular de los nodos donde los campos se aproximan utilizando la función de núcleo de Wendland de quinto orden. Después de validar el enfoque computacional, se estudia por primera vez la influencia del número (de uno a tres) de hilos eléctricos paralelos posicionados perpendiculares al microcanal en la eficiencia de mezcla. Se ha encontrado originalmente que la eficiencia de mezcla depende de manera altamente no lineal del número de Reynolds y del número de hilos eléctricos. Para Re = 80, la eficiencia de mezcla de tres hilos es mucho mayor que la de uno y dos hilos eléctricos. El rendimiento óptimo del micromezclador se logra con tres hilos eléctricos, ya que el mezclador funciona bien en un rango más amplio de Re que los otros dos casos estudiados. Los resultados de este estudio, obtenidos mediante un método sin malla, son importantes para el diseño industrial de micromezcladores.