Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparative Study of Models and a New Model of Ferrofluid Viscosity under Magnetic Fields and Various Temperatures

Tarasevych Yuliia, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2024

|

nr 1

135--145

EN

Ferrofluid is a substance with a controllable viscosity that is used in various systems for dispersing mechanical energy, such as brakes or vibration dampers. It is also used in seals or loudspeakers. An increase in the magnetic field affects the formation of particle structures inside the carrier fluid, which increases internal friction. Existing mathematical models that describe the increase in viscosity do not provide satisfactory results for commercial and undiluted ferrofluids. In this study, we measured viscosity, which refers to the increased resistance a magnetic fluid creates when it flows under shear. Various synthetic oil-based ferrofluids with known saturation magnetization values and different particle distributions were selected for the study. The temperature range of 25–80°C and the value of the shear rate of 100 s-1 were taken into account. The aim of the study is to compare existing mathematical models with experimental results and to propose a model that best describes the effect of the magnetic field on the increase in viscosity of the fluids studied. The proposed model is based on dividing the particle distribution into two fractions and applying a correction factor. The results showed that the difference in theoretical and experimental values does not exceed 6.5%. Research and results have potential applications in the design and development of synthetic oil-based ferrofluid applications where significant temperature changes occur.

PL

Ferrociecz to substancja o sterowalnej lepkości, która znajduje zastosowanie w różnych systemach dyssypacji energii mechanicznej, takich jak hamulce czy tłumiki drgań. Stosowana jest również w uszczelnieniach czy głośnikach. Wzrost pola magnetycznego wpływa na powstawanie struktur cząsteczkowych wewnątrz cieczy nośnej, co zwiększa tarcie wewnętrzne. Istniejące modele matematyczne opisujące wzrost lepkości nie do starczają zadawalających wyników dla komercyjnych i nierozcieńczonych ferrocieczy. W pracy dokonano pomiarów lepkości, która odnosi się do wzrostu oporu, jaki stawia ciecz magnetyczna podczas przepływu pod wpływem siły ścinającej. Do badań wybrano różne ferrociecze na bazie oleju syntetycznego o znanej wartości magnetyzacji nasycenia oraz różnym rozkładzie cząstek. Wzięto pod uwagę zakres temperatury 25–80°C oraz wartość szybkości ścinania 100 s-1. Celem pracy jest porównanie istniejących modeli matematycznych z wynikami eksperymentalnymi i zaproponowanie modelu, który najlepiej opisuje wpływ pola magnetycznego na wzrost lepkości badanych płynów. Proponowany model bazuje na podziale rozkładu cząstek na dwie frakcje oraz zastosowaniu współczynnika korekcyjnego. Wyniki wykazały, że różnica w wartościach teoretycznych i eksperymentalnych nie przekracza 6,5%. Przeprowadzone badania i uzyskane wyniki mają potencjalne zastosowanie w projektowaniu i rozwoju aplikacji ferrocieczy na bazie oleju syntetycznego, gdzie występują znaczące zmiany temperatury.

2

Determination of Ferrofluid Magnetisation Curve Based on the Measurement of Particle Distribution Obtained by the DLS Method

Tarasevych Yuliia, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 1

77--84

EN

Ferrofluid is a colloid with particles of about 10nm that show magnetic properties. These fluids are used in a variety of applications. Their application is affected by the type of carrier base liquid, the magnetic properties of the particle's material, and their size and shape. In practical applications, the magnetisation curve and the initial magnetic susceptibility are the most important characteristics of any ferrofluid. There are many methods for determining magnetic characteristics, e.g., using magnetometers. The magnetisation curve can also be determined on the particle distribution obtained using a transmission electron microscope (TEM). However, the cost of these devices and tests is relatively high. This paper describes a method for determining the magnetisation curve based on particle size measurements using the dynamic light scattering (DLS) method. Also, it is necessary to know the saturation magnetisation of the ferrofluid. The obtained magnetic characteristics were compared with magnetisation curves described in other publications. The purpose of this paper is to present the method and determine the influence of various particle distribution parameters on ferrofluid characteristics. The advantage of the method is that a small volume of ferrofluid is required in measurements using the DLS method. The measurement can be performed quickly, and the result can be used to estimate the magnetic properties of ferrofluids quickly. These characteristics can be used in analyses (mathematical or numerical calculations) of different devices such as magnetic seals, magnetic couplings, magnetic dampers, etc.

PL

Ferrociecz to koloid o cząstkach rzędu około 10 nm, który wykazuje właściwości magnetyczne. Ciecze te znalazły zastosowanie w różnych aplikacjach. Na ich potencjalne zastosowanie wpływa rodzaj bazy nośnej, magnetyczne właściwości cząstek oraz wielkość i kształt. W praktycznym zastosowaniu krzywa magnetyzacji oraz wartość podatności magnetycznej są najważniejszymi parametrami ferrocieczy. Istnieje wiele metod wyznaczenia charakterystyk magnetycznych np. za pomocą magnetometrów lub krzywą tę można wyznaczyć na podstawie znajomości rozkładu cząstek otrzymanego z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). Koszty tych urządzeń oraz badań są jednak relatywnie wysokie. W pracy opisano metodę wyznaczenia krzywej magnetyzacji na podstawie pomiaru wielkości cząstek z wykorzystaniem metody dynamicznego rozpraszania światła (DLS) oraz znajomości wartości magnetyzacji nasycenia ferrocieczy. Otrzymane charakterystyki magnetyczne porównano z krzywymi magnetyzacji opisanymi w innych publikacjach. Celem pracy jest przedstawienie metody oraz określenie wpływu różnych parametrów rozkładu cząstek na otrzymywane charakterystyki magnetyczne. Zaletą metody jest to, że wymagana jest mała objętość ferrocieczy w pomiarach z wykorzystaniem metody (DLS). Pomiar można wykonać w krótkim czasie, a wynik może zostać wykorzystany do szybkiego oszacowania właściwości magnetycznych ferrocieczy. Uzyskane charakterystyki mogą być wykorzystane w analizach (obliczeniach matematycznych lub numerycznych) różnych urządzeń takich jak uszczelnienia magnetyczne, sprzęgła magnetyczne, tłumiki itp.

3

The impact of selected parameters on pressure distribution in the face throttle of a centrifugal pump automatic balancing device

Tarasevych Yuliia, Sovenko Nataliia

Tribologia

|

2021

|

nr 3

35--44

EN

Face throttles are a necessary functional element of non-contact face seals and automatic balancing devices of centrifugal pumps of different constructions. To calculate the hydrodynamic forces and moments acting on the rotor and fluid flow through the automatic balancing device, it is necessary to know the pressure distribution in the cylindrical and face throttle when considering all important factors which predetermine fluid flow. The face throttle surfaces are moving, which leads to unsteady fluid flow. The movement of the walls of the face throttle causes an additional circumferential and radial flow, which subsequently leads to the additional hydrodynamic pressure components. The paper analyses viscous incompressible fluid flow in the face throttle of an automatic balancing device taking into account the axial and angular displacements of throttle’s surfaces and the inertia component of the fluid. The effect of local hydraulic losses as well as random changes in the coefficients of local hydraulic resistance at the inlet and outlet of the throttle is analysed.

PL

Szczeliny poprzeczne są niezbędnym elementem funkcjonalnym bezstykowych uszczelnień czołowych oraz tarcz odciążających pomp odśrodkowych o różnej konstrukcji. Konieczna jest znajomość rozkładu ciśnienia w szczelinie poprzecznej z uwzględnieniem wszystkich najważniejszych czynników determinujących przepływ cieczy w celu obliczenia sił hydrodynamicznych oraz natężenia przepływu. Powierzchnie szczeliny są ruchome, co powoduje niestacjonarny przepływ płynu. Ruch ścianek szczeliny powoduje dodatkowy przepływ obwodowy oraz promieniowy, a to w konsekwencji prowadzi do powstania dodatkowego ciśnienia hydrodynamicznego. W pracy wykonano analizę przepływu lepkiego nieściśliwego płynu przez szczelinę poprzeczną tarczy odciążającej pompy odśrodkowej z uwzględnieniem przemieszczeń osiowych i kątowych powierzchni szczeliny. Uwzględniono składowe bezwładności płynu. Przeanalizowano wpływ strat lokalnych oraz losowych zmian współczynników hydraulicznych strat miejscowych na wlocie i wylocie szczeliny poprzecznej na rozkład ciśnienia.

4

Numerical Analysis of Operating Parameters of Hydrodynamic Thrust Bearings Lubricated with Magnetic Fluid

Szczęch Marcin, Horak Wojciech, Tarasevych Yuliia

Tribologia

|

2020

|

nr 3

43--51

EN

The paper presents the results of numerical simulations (CFD) of hydrodynamic thrust slide bearings lubricated with magnetorheological (MR) fluid. The analyses were carried out to evaluate the influence of the rheological properties of the lubricant, as well as the geometry of the bearing's thrust pad surface. Bearing load conditions were considered on the key functional features of the system, i.e. axial force and torque. The paper presents a comparative analysis of various geometries of thrust bearings and points out possible functional features of hydrodynamic thrust bearings lubricated with fluids with controlled rheological properties.

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych (CFD), hydrodynamicznych wzdłużnych łożysk ślizgowych smarowanych cieczą magnetoreologiczną (MR). Przeprowadzone analizy dotyczyły oceny wpływu właściwości reologicznych cieczy, sposobu ukształtowania powierzchni oporowej łożyska, jak również warunków obciążenia węzła tarcia na kluczowe cechy funkcjonalne układu, tj. siłę osiową oraz moment obrotowy. W pracy przestawiono analizę porównawczą różnych geometrii łożysk wzdłużnych oraz wskazano na możliwe do uzyskania cechy użytkowe wzdłużnych hydrodynamicznych łożysk ślizgowych smarownych cieczami o sterowanych właściwościach reologicznych.

5

Modelling the Influence of Cylindrical Throttle Erosion Wear on Characteristics of Automatic Balancing Device

Tarasevych Yuliia, Sovenko Nataliia

Tribologia

|

2019

|

nr 3

107--113

EN

Complicated system of forces acts on the rotor of multi-stage centrifugal pump under its exploitation. Axial force is the biggest one for pumps with one-side inlet wheels. This force in many constructions of pumps is balanced by special automatic balancing device (ABD). This device consists of an unloading disk rigidly fixed on the shaft and a non-rotating supporting disk. The corresponding surfaces of these elements form cylindrical and face throttles arranged in series divided with the unloading chamber. Automatic operation of such devices is caused by the interdependence of hydrodynamic characteristics in cylindrical and face throttles. The middle gap value of cylindrical throttle is one of the main characteristics determining the pressure in the chamber and the ABD flow-rate value. The middle gap can increase due to erosive wear under pump operating, and it can result in negative impact on ABD operating. In this work, the intensity of erosion wear is considered as a function of middle velocity of flow and the coefficient of material wear. The middle velocity of flow in the cylindrical throttle is obtained by solving equations of turbulent fluid flow motion jointly with continuity equation. It allows one to determine the changes of the middle gap of cylindrical throttle in time and to estimate the influence of such changes on static and flow-rate characteristics of the ABD.

PL

Podczas pracy wielostopniowej pompy na jej wirnik oddziałuje złożony układ sił. W pompach posiadających wirnik z jednostronnym wlotem największą wartość uzyskuje siła osiowa. W większości spotykanych rozwiązań równoważenie tej siły odbywa się za pomocom specjalnego elementu konstrukcyjnego – tarczy odciążającej. Tarcza obraca się razem z wałem współpracując ze stałymi pierścieniami. Przestrzeń między tymi elementami tworzy układ dławiący. Jeśli wystąpi przemieszczenie wirnika w stronę wlotu, to wzrastające ciśnienie wywoła powstanie siły odsuwającej tarczę. Istotne znaczenie ma rozkład ciśnienia w układzie dławiącym. Występująca zdolność samoregulacji tarczy odciążającej zależy od charakterystyki hydrodynamicznej układu dławiącego. Grubość szczeliny cylindrycznego dławika może powiększać się podczas pracy pompy w wyniku erozyjnego zużycia powierzchni uszczelnienia. W opracowaniu intensywność zużycia uzależniono od średniej prędkości w szczelinie oraz współczynnika zużycia materiału. Wartość średniej prędkości uzyskano w wyniku rozwiązania układu równań ruchu cieczy w szczelinie oraz równania ciągłości. Takie podejście pozwoliło wyznaczyć grubość szczeliny dławika w funkcji czasu i oszacować jej wpływ na charakterystyki tarczy odciążającej.