Modeliranje tokovnih razmer in kavitacijskih učinkov v magnetnem kavitatorju
Magnetni kavitator je sestavljen iz majhne cilindrične epruvete, v kateri je nameščen bat, ki ima v osi tanko izvrtino. Z uporabo močnega magnetnega polja izvajamo ciklično premikanje bata vzdolž epruvete. Za premikajočim batom se pojavi območje nizkega tlaka, ki privede do kavitacije. Kavitacija je v tem primeru želen pojav in jo izkoriščamo v več možnih namenov (npr. uničevanje mikroorganizmov, razbijanje delcev, kemijski učinki, itd.).
V kavitatorju se ob prehodu bata pojavi nestacionarno tokovno polje, ki ga neposredno ne moremo izmeriti, lahko pa ga izračunamo. Imamo več možnosti:
- Izračun na osnovi posnetkov s hitro kamero, kjer je vidno gibanje bata znotraj prozorne epruvete. V tem primeru nam kavitacijski mehurčki služijo kot pokazatelj tokovnega polja. Za tovrstne izračune uporabimo namenski program ADMflow. Rezultat so 2D tokovna polja, kot je prikazano na spodnji sliki.
2. Izračun z metodami računalniške dinamike tekočin (CFD). V tem primeru izdelamo geometrijski model in računsko mrežo ter izvedemo numerične simulacije, npr. v programu Ansys Fluent. Izziv v konkretnem primeru nam predstavlja gibanje bata skozi epruveto, kar pa lahko rešimo z metodo prekrivajočih mrež (overset mesh).
Magistrska naloga zahteva uporabo enega od navedenih pristopov za izračun tokovnega polja v magnetem kavitatorju. Izračuni morajo biti narejeni za različne pogoje delovanja, lahko pa tudi za različne geometrije bata. Rezultati bodo služili kot podlaga za optimizacijo delovanja kavitatorja. Na voljo bodo obširni eksperimentalni podatki, ki bodo omogočali tudi zasnovo regresijskih modelov.
Kontaktne osebe: doc. dr. Lovrenc Novak