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Modelagem e Simulação Numérica da Hidrodinâmica de Fluidos Magnéticos em Movimento (2004)

Autor: Douglas Machado Ramos
Orientador: Francisco Ricardo da Cunha e José Luiz Alves da Fontoura Rodrigues

Resumo
O presente trabalho tem como objetivo modelar e simular o escoamento interno laminar de um fuido magnético sob a ação de um campo magnético. O Método de Volumes Finitos é aplicado em geometrias axissimétricas para discretizar as equações governantes da hidrodinâmica e da magneto-estática que descrevem o movimento de fluidos magnéticos. Com as equações tratadas na forma adimensional, identificam-se os principais parâmetros físicos do escoamento: o número de Reynolds, o Coeficiente de Pressão Magnética (que denota a razão entre forças de inércia e forças magnéticas), a concentração volumétrica de partículas e o tempo de relaxação adimensional da magnetização. Um método implícito é usado para avançar a solução no tempo. O método "upwind" é utilizado para aproximação dos termos convectivos, enquanto, que os termos difusivos s~ao aproximados pelo método de diferenças centrais. O método SIMPLE estabelece a metodologia de acoplamento pressão-velocidade. A força magnética é tratada como um termo fonte na equação da quantidade de movimento. Considera-se o fluido como sendo um material superparamagnético. Além disso, desconsidera-se qualquer variação substancial da orientação de um dipolo causada por interações de vizinhos ( fluido magnético diluído). Nestas condições, não existem torques induzidos no interior do uido e o balanço de momento angular do escoamento resulta na simetria do tensor de tensões. O vetor intensidade de campo magnético é irrotacitacional e, conseqüentemente, pode ser definido em termos de um potencial magnético que satisfaz uma equação do tipo Poisson. Diversas condições de contorno hidrodinâmicas são impostas ao escoamento, enquanto que são estabelecidas condições de contorno para o potencial magnético em uma parte determinada do domínio computacional. São aplicados campos magnéticos externos estacionários e oscilatórios de modo a verificar o comportamento não linear do fluido sob diversas condições. Os resultados foram comparados com outros presentes na literatura mostrando boa concordância.

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