تأثير ميدان مغناطيسي بر رفتار هيدروديناميكي حباب در سيال ساكن نيوتوني

Effect of magnetic field on hydrodynamic of a single bubble behavior in quiescent Newtonian fluid

در اين پژوهش حركت آزادانه حباب در كانال عمودي به صورت تجربي در محدوده نيروي تنش سطحي غالب براي 5 سيال مختلف نيوتوني مورد بررسي قرار گرفت. مسير حركت حباب در آب، محلول 30 درصد و 50 درصد حجمي گليسيرين به صورت زيگزاگ و در دو محلول 80 درصد و 100 درصد حجمي گليسيرين به صورت خطي مشاهده شده است، همچنين سرعت صعود و ضريب منظر نيز با روش آناليز تصوير توسط نرم‌افزار متلب استخراج شد. مقايسه نتايج كار حاضر با نتايج ساير محققين و روابط موجود جهت حدس زدن سرعت حباب از تطابق خوبي برخوردار بود. تأثير ميدان مغناطيسي (عمود بر مسير حركتي حباب) بر خصوصيات هيدروديناميك حباب نيز براي هريك از محلول‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاكي از آن است كه حضور ميدان مغناطيسي هرچند در نحوه حركت حباب تأثيري ندارد و در محدوده مورد بررسي موجب تغيير حركت زيگزاگي يا خطي نمي‌شود وليكن باعث كاهش دامنه حركت مي‌شود كه اين ميزان كاهش با افزايش لزجت كاهش مي‌يابد. همچنين حضور ميدان سبب افزايش سرعت صعود حباب مي‌شود كه درصد اين افزايش سرعت با افزايش لزجت افزايش مي يابد. حضور ميدان مغناطيسي باعث افزايش ضريب منظر مي‌شود كه با افزايش لزجت ميزان تغييرات ضريب منظر كاهش مي‌يابد.

In this paper, a single bubble free ascending in a vertical channel was studied experimentally. Five different Newtonian fluids were used where the surface tension force is dominant. The bubble trajectory was considered in water, glycerin 30 and 50 Vol% that is zigzag, however, linear behavior is observed while the weight concentration of the glycerin reaches to 80 and 100 percent. The bubble rise velocity and aspect ratio coefficient are calculated by image analysis via MATLAB software. The results are in a very good agreement with the literature for the bubble velocity. The effect of magnetic field (perpendicular to the bubble flow) on the hydrodynamic characteristics of the bubble for each of the working fluids has been scrutinized. Although the presence of the magnetic field does not affect the bubble trajectory type or change the flow pattern from zigzag to linear, it reduces the flow domain where this descending trend decreases with the increase in viscosity. It should also be noted that the magnetic field causes the bubble rise velocity to increase while this enhancement increases with higher viscosity. The magnetic field effect on the bubble aspect ratio was also considered and it was found that as viscosity increases the aspect ratio change decreases.