بهینه سازی نیروی لورنتز در پمپ الکترومغناطیسی به روش پاسخ سطح با کمک حل عددی معادلات ماکسول در سه بعد و مقایسه آن با نتایج تجربی

جابه جایی مذاب فلزات از دیرباز چالشی اساسی در صنعت بوده است. مشکلاتی نظیر خطرهای انسانی، تماس مذاب با هوا، تلاطم زیاد و عمر پایین تجهیزات در این صنعت وجود دارد. استفاده از پمپ الکترمغناطیسی جهت جابه جایی مذاب فلزات، بسیاری از مشکلات ظروف جابه جایی مذاب و نیز پمپ های مکانیکی را حل کرده است. در این مقاله با بررسی اثر پارامترهای اصلی در طراحی پمپ الکترومغناطیسی جریان مستقیم با سطح مقطع مستطیل شامل اندازه میدان مغناطیسی، میزان جریان الکتریکی اعمالی به سیال، ارتفاع کانال و عرض کانال به روش طراحی آزمایش پاسخ سطح، خروجی پمپ شامل سرعت سیال عبوری و نیروی لورنتز در بیشترین حالت قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد اندازه جریان الکتریکی اعمالی به سیال آب و نمک کلرید پتاسیم بیشترین تاثیر را بر پاسخ های مسئله دارد. همچنین مشخص شد که تغییر عرض کانال تاثیر چندانی بر پاسخ ها ندارد. این در حالی است که کاهش ارتفاع کانال اثر مثبت بر پاسخ سطح دارد. با ایجاد میدان مغناطیسی ۰.۳ تسلا و جریان ۱۲ آمپر بر روی کانالی با ابعاد ۱۰ × ۳۰ میلیمتر سیال با سرعت m⁄s ۰.۲۷ تحت اثر نیروی حجمی N⁄m^۳ ۵۰۰۰جابه جا می شود. استفاده از طراحی آزمایش برای بهینه سازی پارامترهای طراحی پمپ الکترومغناطیسی منجر به بهینه سازی خروجی پمپ شده است. همچنین نتایج آزمون های تجربی صحت شبیه سازی ها، شامل حداکثر ارتفاع پمپاژ، دبی پمپ و سرعت سیال را نشان می دهد.

Keywords:

پمپ الکترومغناطیسی , نیروی لورنتز , حل عددی , روش پاسخ سطح