Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-10-17T20:57:59Z
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Previous issue date: 2018-10-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / Recentemente, têm-se encontrado várias aplicações de suspensões magnéticas nas áreas de
engenharia, ciências médicas, entre outras, devido ao fato destas suspensões sofrerem
alterações em seu comportamento na presença de campos magnéticos externos. A presente
dissertação tem como objetivo investigar a dinâmica de duas partículas magnéticas esféricas
em um escoamento cisalhante na presença de interações hidrodinâmicas e magnéticas, a fim
de analisar propriedades macroscópicas de suspensões magnéticas diluídas em um regime
fora do equilíbrio. Algumas particularidades desta dinâmica são analisadas, incluindo as
relações entre trajetórias colisionais agregativas e dispersivas. Utilizando-se da simulação
computacional da dinâmica de partículas juntamente a uma integração de Monte-Carlo, é
possível se obter valores numéricos para os coeficientes de difusão hidrodinâmica induzida por
cisalhamento e para a taxa de formação de pares agregados em suspensões diluídas para
diferentes valores do parâmetro α, que representa a intensidade adimensional das interações
dipolares. Neste trabalho também é explorado o problema da magnetização de suspensões
cisalhadas para altos números de Péclet na presença de um campo magnético externo.
Partindo do problema de uma partícula isolada em suspensão, é possível obter a primeira
ordem da magnetização em estado estacionário analisando a dinâmica orientacional da
partícula. Utilizando-se da simulação de duas partículas, é possível também obter valores
numéricos para a segunda ordem da magnetização em estado estacionário em um regime fora
do equilíbrio. / In recent years, many applications of magnetic suspensions were found in engineering, medical
sciences, and other areas. These applications are mainly due to the fact that the rheological
properties of these suspensions change in the presence of an external magnetic field. In this
dissertation, we investigate the dynamics of two identical spherical magnetic particles
undergoing a simple shear flow in the presence of magnetic and hydrodynamic interactions in
order to analyze macroscopic quantities of magnetic suspensions in a regime out of equilibrium.
Some particularities of the dynamical problem are investigated, including the interplay between
aggregative and dispersive collisional trajectories. In addition, we perform a numerical
computation of the hydrodynamic self-diffusivity, down-gradient diffusivity and the rate of particle
doublet formation resulting from aggregative closed trajectories. The numerical computation of
the diffusivities and aggregation rates is performed via a Monte-Carlo integration for different
values of the magnetic interaction parameter $\alpha$, which represents the non-dimensional
strength of the dipole-dipole magnetic interactions. We compare the results found for the
diffusivities and doublet formation rates with theoretical predictions. Finally, we explore the
problem of magnetization of magnetic suspensions undergoing a simple shear flow for large
values of Péclet number in the presence of an external magnetic field. Starting with the problem
of an isolated magnetic particle in suspension, we can obtain the first order of magnetization by
analyzing the orientational dynamics of the particle. Further, we use the numerical simulation of
two particles for obtaining numerical values for the second-order steady-state magnetization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/32824 |
| Date | 17 May 2018 |
| Creators | Roure Neto, Gesse Arantes de |
| Contributors | Cunha, Francisco Ricardo da |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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