مدلسازی عددی میکروپمپ فروهیدرودینامیکی(Fhd) توسط میدان آهن ربای دائم

امروزه نانو سیالات مغناطیسی به دلیل کاربرد های متنوع در زمینه‌های مختلف از جمله پزشکی و صنعت توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌اند. در این مقاله، برای اولین بار طرحی برای پمپ کردن فروسیالات و نانو سیالات مغناطیسی توسط نیروی کلوین ناشی از میدان مغناطیسی غیر یکنواخت داخل میکروکانالها ارائه و با عنوان میکروپمپ فروهیدرودینامیکی (fhd) نامگذاری شد. سپس به بررسی عددی جریان نانوسیال مغناطیسی درون میکرو کانال با سطح مقطع چهارگوش در حضور میدان مغناطیسی ناشی از آهنربای دائم پرداخته شد. در کار حاضر، نانوسیال مغناطیسی متشکل از نانو ذرات اکسید آهن که به طور کاملا همگن درون سیال پایه آب مخلوط شده است، استفاده شده است. معادلات حاکم از اضافه کردن ترم نیروی حجمی کلوین به معادلات ناویراستوکس حاصل شده که به روش حجم محدود و توسط الگوریتم پیزو گسسته شده است. برای مطالعه پارامترهای تاثیر گذار در عملکرد میکرو پمپ fhd، بازه‌ای منتخب از قطر نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات، مغناطیس شوندگی اشباع، طول و عرض آهنربا مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده‌اند که افزایش هر یک از پارامتر‌های مذکور منجر به افزایش سرعت در کانال میشوند که ناشی از افزایش نیروی کلوین در طول کانال می‌باشد. تاثیر قطر نانوذرات مغناطیسی بر سرعت ایجاد شده در کانال نسبت به پارامترهای دیگر بیشتر بود. همچنین آهنربا در حالت عمودی سرعت بیشتری را نسبت به حالت افقی ایجاد می‌کند.

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

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 ferrofluids 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 NavierStokes 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.