ساخت و آزمايش سيال مگنتورئولوژيكال بهينه و مدل‌سازي دمپر مگنتورئولوژيكال دو مخزنه با استفاده از مدل غير نيوتوني اصلاح‌شده جديد و روش‌هاي تحليلي شبه استاتيك، تحليلي ناپايا، عددي و آزمايشگاهي

Manufacturing and Testing of an Optimized Magneto-Rheological Fluid and Modelling of a Twin Tube Magneto-Rheological Damper Using a Modified Non-Newtonian Model Using Analytical Quasi-Static, Analytical Unsteady, Numerical and Experimental Methods

سيال‌هاي مگنتورئولوژيكال، يكي از انواع سيال‌هاي هوشمند مي‌باشند كه به‌طور گسترده در كاربردهاي مهندسي ازجمله دمپينگ ارتعاشات در دمپرهاي مگنتورئولوؤيكال، بكار مي‌روند و تحت ميدان مغناطيسي داراي تنش تسليم و ويسكوزيته قابل‌افزايش و كنترل مي‌باشند. در اين پژوهش، پس از انجام آزمايش‌ روي سه نمونه پودر آهن كربونيل و تست پايداري، سيال بهينه انتخاب مي‌شود. نتايج به‌دست‌آمده براي سيال بهينه ساخته‌شده با 85% وزني پودر آهن، مشابه نتايج روغن لرد (ساخت آمريكا) مي‌باشد. همچنين يك مدل غير نيوتوني اصلاح‌شده جديد جهت مدل‌سازي رفتار سيال مگنتورئولوژيكال بهينه، ارائه شد كه نسبت به مدل‌هاي متداول بينگهام پلاستيك و هرچل بالكلي، داراي دقت بيشتري بوده و در مدل‌سازي ديناميك سيالات محاسباتي قابل ‌استفاده است. سپس، ضمن مدل‌سازي يك نمونه دمپر مگنتورئولوژيكال با استفاده از مدل مذكور و مدل بينگهام پلاستيك و روش‌هاي ديناميك سيالات محاسباتي، تحليلي شبه استاتيك و ناپاياي ارائه‌شده، نتايج بدست آمده ااعتبارسنجي شد. نتايج حاصل نشان مي‌دهد، در نظر نگرفتن اثر رقيق شوندگي سيال، تنش برشي سيال روي ديواره، ترم اينرسي و اثر ميدان مغناطيسي بر ويسكوزيته پلاستيك، باعث خطاي قابل‌توجه، بخصوص با افزايش ميدان مغناطيسي، عدد رينولدز و عرض شيار پيستون مي‌شود و روش‌هاي ارائه‌شده در اين پژوهش، دقيق‌تر مي‌باشد.

Magneto-rheological fluids are one of the intelligent fluids which have been extensively used in engineering application including magneto-rheological dampers. Having yield stress in a magnetic field and ability to control and increase their viscosity are their most important characteristics. After three different carbonyl iron powders were subjected to analysis, five different magneto-rheological fluids were synthesized and were tested for stability and the optimized fluid obtained. The results obtained from the optimized magneto-rheological fluid with 85% (weight %) iron powder was similar to that of LORD oil. Also, a modified non-Newtonian rheological model was developed to predict the behavior of the optimized magneto-rheological fluid which is more accurate than Bingham and Herschel-Bulkley models and could be implemented in computational fluid dynamic modelling. The modelling of the damper was conducted by implementing modified non-Newtonian and Bingham models using analytical quasi-static, unsteady and computational fluid dynamicmethods and the results were validated with experimental data. The results show that neglecting factors including fluid shear thinning, wall shear stress and inertia term effects and effect of magnetic field on plastic viscosity in conventional modelling methods results in considerable error that will increase as magnetic field, Reynolds number and gap are increasing.