15200

15200

مطالعه تجربي، مدل‌سازي و شبيه‌سازيCFD اثر دما بر سيال مگنتورئولوژيك پايدار

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه‌سازي و كنترل فرايندها

مهرماه 1394

مهرماه 1394

دكتر سيد حسن هاشم‌آبادي - دكتر منصور شيرواني

شيمي

چكيده سيالات مگنتورئولوژيك دسته‌اي از مواد هوشمند هستند كه ويژگي‌هاي رئولوژيكي آنها در حضور ميدان مغناطيسي تغيير چشمگيري مي‌كند. در اين پژوهش ابتدا به توليد سيال مگنتورئولوژيك پايدار با استفاده از افزودني‌هاي اسيد چرب نظير استاريك و پالمتيك پرداخته شده است. نتايج نشان داد كه افزودن 3 درصد از استئاريك اسيد به سيال حاوي روغن سيليكون و ذرات آهن، منجر به توليد سيال پايداري در بازه زماني بيش از يك ماه مي‌شود. خواص رئولوژيكي سيال پايدار در بازه دمايي10 تا 85 درجه سانتي‌گراد و ميدان‌هاي مختلف با دستگاه مگنتورئومتر MCR300 مورد اندازه گيري واقع شد. نتايج حاكي از اثر مگنتورئولوژيك بالا در دماهاي مختلف براي سيال پايدار بود. با استفاده از مدل بينگهام پلاستيك رفتار سيال پيش بيني شد و از برازش مدل بينگهام تنش تسليم بدست آمد. با استفاده از نتايج محققان ديگر در اين زمينه و در نظر گرفتن اثر دما بر سيال مگنتورئولوژيك رابطه جديدي براي اثر دما و ميدان بر تنش تسليم ارائه شد. اين رابطه بيانگر كاهش تنش تسليم با افزايش دما بوده و همچنين نشان مي‌دهد كه با افزايش ميدان، تنش تسليم افزايش مي‌يابد. در ادامه پژوهش از مدل توسعه يافته شبكه عصبي براي پيش بيني خواص رئولوژيكي سيال در دماها، ميدان و نرخ برش مختلف استفاده شد. پس از ساخت و طراحي شبكه بهينه در جهت كاهش هزينه‌هاي كار تجربي مدل شبكه مناسب با تعداد داده كمتر از 10 درصد موردنياز تجربي براي آموزش پيشنهاد شد كه قادر به پيش‌بيني مناسب رفتار سيال با خطاي كمتر از 5 درصد است. در انتها با توجه به لزوم شبيه‌سازي دقيق رفتار سيال در برخي از كاربردهاي خاص، با استفاده از تكنيك شبيه‌سازيCFD-DEM پژوهش پيش رفت. ابتدا به بررسيCFD سيال با استفاده از نرم‌افزارOpenFOAM-ver 2.1.0 پرداخته شد و شبيه‌سازي با نتايج تجربي اعتبار سنجي شد. در ادامه پس از پياده‌سازي فاز پراكنده با استفاده از نرم افزار 2.3.0 LIGGGHTS-ver، به شبيه‌سازي كوپلينگ CFD-DEM براي بررسي رفتار سيال مگنتورئولوژيك پرداخته شد. شبيه‌سازي براي سيال بدون افزودني (روغن سيليكون و آهن) انجام شد كه نتايج قابل قبولي با خطاي حدود 10 درصد به‌همراه داشت. واژه‌هاي كليدي: سيال مگنتورئولوژيك، خواص رئولوژيكي، مدل‌سازي،شبكه عصبي شبيه‌سازي،CFD-DEM