بررسي آزمايشگاهي پايداري و ريولوژي سيال مگنتوريولوژيكال پايه آهن

An experimental investigation of iron based magnetorheological fluid stability and rheology

تهنشيني و تشكيل توده سخت ذرات مغناطيسي، پاسخ سيال مگنتوريولوژيكال به ميدان مغناطيسي را محدود ميكند و ميتواند منجر به خرابي دستگاه دربردارنده سيال مگنتوريولوژيكال شود؛ لذا همواره بررسي بيشتر روشهاي كاهش تهنشيني و عوامل موثر بر آن بهمنظور گسترش كاربرد سيالات مگنتوريولوژيكال مورد توجه بوده است. در اين مقاله به بررسي برخي پارامترهاي موثر بر روي پايداري سيالات مگنتوريولوژيكال پرداخته شده است. به اين منظور در ابتدا نمونههاي سيال مورد نظر ساخته شده و ميزان تاثير عوامل مختلفي شامل اثر نوع سيال حامل، غلظت ذرات و روشهاي اختلاط سيال مگنتوريولوژيكال بر پايداري آن بررسي گرديده است و اهميت هريك از اين عوامل با استفاده از الگوريتم تاگوچي تعيين و نمونه سيال پايدار براي استفاده در ميراگرهاي مگنتوريولوژيكال انتخاب شده است. پس‌ازآن با بررسي رفتار ريولوژيكال بهترين نمونه (از ديدگاه تركيب پايداري و لزجت در حالت بدون ميدان)، رابطهاي براي تنش تسليم در ميدانهاي مغناطيسي مختلف ارايه شده است. اين مدل بر پايه‌ي روابط موجود براي تنش تسليم و برازش مدل هرشل- باكلي با دادههاي آزمايشگاهي استخراج گرديده است. نتايج نشان ميدهد پايدارترين نمونه پس از 168 ساعت داراي 7% تهنشيني است. اين نمونه متشكل از روغن سيليكون و 70% وزني پودر آهن با روش اختلاط همزن مكانيكي است. افزودن مقدار 3% وزني اسيد استياريك به سيال حامل به-منظور افزايش پايداري سبب افزايش شديد لزجت سيال حامل تا 39 برابر شده است. بااين‌وجود، نمونه بهينه اثر مگنتوريولوژيكال قابل قبولي را نشان ميدهد بهطوريكه در ميدان مغناطيسي 146 kA/m داراي تنش تسليمي برابر با 15 kPa است.

Sedimentations and hard cakes formation of magnetic particles restrict magnetorheological fluid response to magnetic field and can cause the MR fluid containing device to collapse. Therefore, researches on MR fluids sedimentation reduction procedures and its effective factors are of considerable interest to improve magnetorheological applications. In this study, the effects of some parameters on typical MRF stability were investigated. For this purpose, at first, MRF samples were constructed and the effects of various factors including carrier fluid type, particles concentrations and MRF mixing methods on its stability were investigated and the importance of each factor was determined by Taguchi algorithm and the stable MRF sample for application of magnetorheological dampers was chosen. Next, by investigating the most stable MRF sample, based on the combination of stability and off-state viscosity factors, the relation for yield stress in various magnetic fields was presented. This relation was derived based on fitting the Herschel- Bulkley model with experimental data in conjunction with the existing relations of yield stress. As the results show, after 168 hours, sedimentation for the most stable sample is 7%. This sample consists of silicon oil and 70%wt iron powder which was prepared with mechanical stirrer. Adding 3%wt stearic acid to carrier fluid for increasing the stability results in increasing the viscosity of carrier fluid up to 39 times. In spite of this, an acceptable MR effect is presented so that, in magnetic field of 146 kA/m the sample yield stress is 15KPa.