Researching and modeling of the dynamic viscosity of the ferro-oils with the different concentrations of magnetic particles in the aspect of pressure changes

• Autorzy: Frycz M.

Warianty tytułu

PL

Badania i modelowanie lepkości dynamicznej ferro-olejów o różnym stężeniu cząstek magnetycznych w aspekcie zmian ciśnienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this article, the results of the experimental research of determining the dynamic viscosity of the ferro-oils with different concentration of the magnetic particles in terms of pressure change are presented. The research was conducted on the Thermo Scientific Haake Mars III rheometer in the configuration with a pressure chamber. The applied configuration allowed the author to conduct research on the change of viscosity for the selected pressure values p in range from 0 to 100 bars. The research was conducted for three selected temperature values, including t = 30°C, 60°C, and 90°C, as well as selected shear rates of 200 and 600s-1. The chosen concentration values of the magnetic particles were nCS = 1%, 2%, 4%, 6%, and 8%. The viscous characteristics gathered as a result of the research have been analysed with the aim of identifying the nature of the correlations and to create mathematical-physical models of changes in the dynamic viscosity of the ferrooils due to the change in pressure in terms of concentrations of the magnetic particles. Analysis, identification, and adaptation of the characteristics were conducted using the StatSoft STATISTICA ver. 9 software. Selected mathematical adaptations of the acquired results were submitted through the enhanced analysis. In addition, parameters of the course of functions were designated and their qualitative assessments were made.

PL

W artykule zaprezentowane zostały wyniki eksperymentalnych badań wyznaczania lepkości dynamicznej ferro-olejów o różnym stężeniu cząstek magnetycznych w aspekcie zmian ciśnienia. Badania zostały przeprowadzone na reometrze Thermo Scientific Haake Mars III w konfiguracji z tzw. komorą ciśnieniową. Zastosowana konfiguracja pozwalała na prowadzenie badań zmian lepkości dla wybranych wartości ciśnienia p z zakresu od 0 do 100 bar. Badania przeprowadzono dla trzech wybranych wartości temperatur dla t = 30°C, 60°C oraz 90°C i wybranych prędkości ścinania: 200 oraz 600 s-1. Przyjęte wartości stężenia cząstek magnetycznych wynosiły nCS = 1%, 2%, 4%, 6% i 8%. Uzyskane w wyniku badań charakterystyki lepkościowe poddane zostały analizie zmierzającej do identyfikacji charakteru zależności i wykreowanie matematyczno-fizycznych modeli zmian lepkości dynamicznej ferro-olejów od zmian ciśnienia w aspekcie stężenia cząstek magnetycznych. Analizy, identyfikacji i dopasowania charakterystyk dokonano przy wykorzystaniu oprogramowania StatSoft STATISTICA wer. 9. Pogłębionej analizie poddano wyselekcjonowane dopasowania matematyczne uzyskanych wyników doświadczalnych. Wyznaczono ponadto parametry przebiegu funkcji i dokonano ich oceny jakościowej.

Słowa kluczowe

EN

ferro-oil; magnetic particles concentration; pressure changes; models of viscosity

PL

ferroolej; stężenie cząstek magnetycznych; zmiany ciśnienia; modele lepkości

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 39--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Frycz M.

• Gdynia Maritime University, ul. Morska 81–87, 81-225 Gdynia, Poland

Bibliografia

• 1. Frycz M., Horak W., Effect of the concentration of the magnetic particles in the ferro-oil on its dynamic’s viscosity changes in an external magnetic field, Solid State Phenomena, 2015.
• 2. Czaban A., Frycz M., Horak W., Effect of the Magnetic Particles Concentration on the Ferro-Oil’s Dynamic Viscosity in Presence of an External Magnetic Field in the Aspect of Temperature Changes, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 20, No. 2, 2013, 55–60.
• 3. Frycz M., Effect of Temperature and Deformation Rate on the Dynamic Viscosity of Ferrofluid, Solid State Phenomena, Vol. 199, 2013, 137–142.
• 4. Czaban A., Frycz M., Influence of pressure on dynamic viscosity of ferro-oils, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, No. 83, 2014, 44–52.
• 5. Frycz M., Impact of temperature on magnetic susceptibility coefficient χ of ferro-oils with different concentration of magnetic particles, Tribologia. Teoria i Praktyka, Nr 5, 2016, 21–30.
• 6. Frycz M., Czaban A., Models of viscosity characteristics η = η(B) of ferro-oil with different concentration of magnetic particles in the presence of external magnetic field, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 21, No. 4, 2014, 119–126.
• 7. Frycz M., The ferro-oils viscosity depended simultaneously on the temperature and magnetic oil particles concentration η = η(T, φ) – part I, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 23, No. 2, 2016, 113–120.
• 8. Frycz M., The ferro-oils viscosity depended simultaneously on the temperature and magnetic oil particles concentration η = η(T, φ) – part II, Journal of KONES. Powertrain and Transport, Vol. 23, No. 3, 2016, 127–134.
• 9. Jianmei W., Jianfeng K., Yanjuan Z., Xunjie H., Viscosity monitoring and control on oil-film bearing lubrication with ferrofluids, Tribology International 75, 2014, 61–68.
• 10. Lee R-T., Yang K-T, Chiou Y-C., Anoval model for a mixed-film lubrication with oil-in-water emulsion, Tribology International 66, 2013, 241–248.
• 11. Najjari M., Guilbault R., Edge contact effect on thermal elastohydrodynamic lubrication of finite contact lines, Tribology International, 71, 2014, 50–61.
• 12. Miszczak A., Analiza hydrodynamicznego smarowania ferrociecza poprzecznych łożysk ślizgowych, Akademia Morska w Gdyni, 2006, Gdynia.
• 13. Wierzcholski K., Stochastic changes of pressure after impulse in slide bearing gap, Journal of Polish Cimac, 2007, 493–501.
• 14. Szeri A., Z., Fluid film lubrication, Theory and Design, Cambrige University Press, Cambrige 1998.
• 15. Lanzedörfer M., Stebel J., On a mathematical model of journal bearing lubrication, Mathematics and Computers in Simulations, Vol. 81, 2011, 2456–2470.
• 16. Barus. C., Isothermals, isopiestics and isometrics relativ to viscosity, American Journal of Science, Vol. 45, 1893, 87–93.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).