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Previous issue date: 2010-02-26 / Neste trabalho nós exploramos analítica e computacionalmente o desempenho adesivo deum fluido magnético não-newtoniano quando submetido a um teste do tipoprobe-tackna pre-sença de um campo magnético externo. Duas situações distintas são levadas em consideraçãopara a amostra de fluido confinado: a de um ferrofluido que apresenta formação de cadeias departículas magnéticas e a de um fluido magneto-reológico (MR) que apresenta umyield stressdependente do campo magnético. No caso envolvendo o ferrofluido, modelamos uma suspen-são polidispersa de partículas magnéticas através de um tensor das tensões generalizado, queassume que o caráter não-newtoniano do fluido advém da formação de pequenas cadeias departículas ao longo da direção do campo magnético local. A partir desse tensor calculamosanaliticamente a viscosidade efetiva do material quando este é submetido a um campo magné-tico radial. Em seguida utilizamos a viscosidade não-newtoniana encontrada numa lei de Darcygeneralizada e obtemos uma expressão para a força de adesão do fluido. Observamos que a for-mação de cadeias de partículas a partir da aplicação do campo externo produz um impactoconsiderável na força adesiva, sendo capaz de regulá-la convenientemente. Para a situação dofluido magneto-reológico, uma equação análoga a lei de Darcy é derivada ao considerarmosque os efeitos deyield stressprevalecem sobre os efeitos viscosos. Com base em experimentosjá estabelecidos, assumimos que oyield stressem questão possui uma dependência quadráticacom o campo magnético local. A partir daí, derivamos a expressão analítica para a força deadesão do fluido para duas configurações de campo distintas: perpendicular uniforme, e radialnão-uniforme. Em ambos os casos verificamos que a força adesiva é dramaticamente aumen-tada como resultado da dependência doyield stresscom o campo magnético. Esses resultados abrem a possibilidade de um monitoramento de respostas reológicas complexas de tais fluidos magnéticos através do auxílio de um campo magnético aplicado, permitindo um maior acessoa suas propriedades adesivas. / In this work, we employ an analytical and numerical approach to investigate the adhesiveperformance of a nonNewtonian magnetic fluid when submitted to aprobe-tacktest at the pre-sence of an applied magnetic field. Two distinct situations are considered for the confined fluidsample: a ferrofluid that presents chain-formation of magnetic particles, and a magnetorheolo-gical (MR) fluid that presents a magnetic field-dependentyield stress.At the case of the ferrofluid, we model a polidispersive suspension of magnetic particles viaa generalized stress tensor, and we assume that the nonNewtonian behavior of the fluid arisesfrom the formation of short particle chains at the direction of the local magnetic field. By usingthis tensor we analytically calculate the effective viscosity of the material when it is submit-ted to a radial magnetic field. Then, we input this nonNewtonian viscosity at a generalizedDarcy’s law and obtain an expression for the adhesion force of the fluid. We observe that thechain-formation, induced by the applied magnetic field, produces a significant impact at themagnitude of the adhesion force, and that one is capable of conveniently tune it.At the MR fluid situation, an equation analogous to Darcy’s law is derived by consideringthatyield stresseffects are prevalent over viscous effects. Based on well established experimen-tal results on MR fluids, we assume that itsyield stresspresents a quadratic dependence withthe local magnetic field. From this point, we derive an analytical expression for the adhesionforce exerted by the fluid for two different field configurations: a uniform perpendicular fieldconfiguration, and a non-uniform radial field. At both cases we verify that the adhesive force isdramatically increased as a result of theyield stressfield-dependence.The achieved results open up the possibility of monitoring the complex rheological respon-ses of such magnetic fluids by using an applied magnetic field, and this allows a higher accessof its adhesive properties.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/19995 |
| Date | 26 February 2010 |
| Creators | LIRA, Sérgio Henrique Albuquerque |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/8130945956393751, NETO, José Américo de Miranda |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Fisica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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