بهینه سازی نیروی لورنتز در پمپ الکترومغناطیسی به روش پاسخ سطح با کمک حل عددی معادلات ماکسول در سه بعد و مقایسه آن با نتایج تجربی
نویسندگان
1 هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشگاه تربیت مدرس
4 دانشگاه تربیت مدرس
doi
چکیده
جابه جایی مذاب فلزات از دیرباز چالشی اساسی در صنعت بوده است. مشکلاتی نظیر خطرهای انسانی، تماس مذاب با هوا، تلاطم زیاد و عمر پایین تجهیزات در این صنعت وجود دارد. استفاده از پمپ الکترمغناطیسی جهت جابه جایی مذاب فلزات، بسیاری از مشکلات ظروف جابه جایی مذاب و نیز پمپ های مکانیکی را حل کرده است. در این مقاله با بررسی اثر پارامترهای اصلی در طراحی پمپ الکترومغناطیسی جریان مستقیم با سطح مقطع مستطیل شامل اندازه میدان مغناطیسی، میزان جریان الکتریکی اعمالی به سیال، ارتفاع کانال و عرض کانال به روش طراحی آزمایش پاسخ سطح، خروجی پمپ شامل سرعت سیال عبوری و نیروی لورنتز در بیشترین حالت قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد اندازه جریان الکتریکی اعمالی به سیال آب و نمک کلرید پتاسیم بیشترین تأثیر را بر پاسخهای مسئله دارد. همچنین مشخص شد که تغییر عرض کانال تأثیر چندانی بر پاسخها ندارد. این در حالی است که کاهش ارتفاع کانال اثر مثبت بر پاسخ سطح دارد. با ایجاد میدان مغناطیسی 0.3 تسلا و جریان 12 آمپر بر روی کانالی با ابعاد 10 × 30 میلیمتر سیال با سرعت m⁄s 0.27 تحت اثر نیروی حجمی N⁄m^3 5000جابه جا میشود. استفاده از طراحی آزمایش برای بهینهسازی پارامترهای طراحی پمپ الکترومغناطیسی منجر به بهینهسازی خروجی پمپ شده است. همچنین نتایج آزمونهای تجربی صحت شبیهسازیها، شامل حداکثر ارتفاع پمپاژ، دبی پمپ و سرعت سیال را نشان میدهد.