مدل سازی سه بعدی اثرات هندسه و آرایش ماتریس میله ها بر جذب میکروذرات در فیلترهای مغناطیسی گرادیان بالا

در این مقاله یک مدل سه بعدی برای بررسی عملکرد فیلترهای مغناطیسی ارائه شده است. این فیلتر متشکل از ماتریسی از میله های آهنی است که درون کانالی با سطح مقطع مربعی چیده شده اند و در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی هستند. سیال جاری درون کانال محلول آمین است که حاوی میکروذرات FeS است. در مدل ارائه شده ابتدا جذب ذرات مغناطیسی زیر میکرونی برای یک هندسه دوبعدی و در شرایط مختلف به صورت عددی با استفاده از نرم افزار کامسول (COMSOL) با روش المان محدود محاسبه می شود. توسط این نتایج یک پایگاه داده برای جذب ذرات به ازای سرعت های مختلف جریان، قطرهای مختلف ذرات و چیدمان های متفاوت میله ها به دست آمده است. از طریق پردازش داده های این پایگاه تعداد ذرات جذب شده روی یک دسته میله سه بعدی توسط انتگرال گیری عددی در راستای عمق میله محاسبه شده است. نهایتا مقدار جذب ذرات روی ماتریس میله ها به ازای ورود طیف گاوسی از ذرات به کانال تعیین شده است. نشان داده می شود در این فیلترها مقدار جذب ذرات با قطر ذرات رابطه مستقیم و با عدد رینولدز جریان و فاصله عرضی بین میله ها رابطه معکوس دارد. همچنین در شرایط یکسان مقدار فیلتراسیون چیدمان مثلثی میله ها نسبت به چیدمان مستطیلی بیشتر است که البته اختلاف میزان جذب ذرات در این دو آرایش با افزایش سرعت جریان، فاصله بین میله ها و کاهش قطر ذرات کاهش می یابد. این نتایج می تواند برای بهینه سازی فیلتراسیون ذرات در فیلترهای مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرد.