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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38272
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Title: Rheology of ferrofluids in shear flows
Authors: Pereira, Igor Dal Osto
Orientador(es):: Cunha, Francisco Ricardo da
Assunto:: Ferrofluidos
Efeito magnetoviscoso
Pseudoplasticidade
Relaxação de tensão
Tensão residual
Viscoelasticidade linear
Primeira diferença de tensões normais
Citation: PEREIRA, Igor Dal Osto. Rheology of ferrofluids in shear flows. 2019. 134 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: Nesta dissertação de mestrado, o comportamento reológico de dois ferrofluidos comerciais, EFH1 e EFH3, produzidos pela Ferrotec, é caracterizado experimentalmente através do uso de um reômetro de discos paralelos equipado com uma célula magnética. Os ferrofluidos utilizados variam somente na fração volumétrica de partículas magnéticas (magnetita) que contém. As amostras dos dois ferrofluidos são testadas de acordo com três metodologias. A primeira refere-se aos ensaios em regime de cisalhamento perma- nente na presença de campo magnético, através do qual examina-se o comportamento da viscosidade aparente e da tensão de cisalhamento dos ferrofluidos em função da intensi- dade do campo magnético, da taxa de cisalhamento e da fração volumétrica de partículas do fluido complexo. Isto permite a verificação da aderência do comportamento reológico de tais fluidos aos modelos de fluido newtoniano generalizado. A segunda metodologia diz respeito aos ensaios experimentais com escoamentos do tipo transiente, em regime de impulso de deformação na presença de campo magnético. A partir desta análise ex- perimental obtiveram-se, para os diferentes ferrofluidos, suas funções relaxação de tensão dependentes tanto da intensidade campo magnético como da intensidade do impulso apli- cado, com base nelas, efetuaram-se o cálculo de seus tempos de relaxação. Verificou-se também que a tensão de cisalhamento não relaxa para zero em ferrofluidos quando na presença de um campo magnético, mas sim para uma tensão residual a qual foi avaliada tanto em função da intensidade do campo, quanto da intensidade do escoamento. A ter- ceira metodologia refere-se a testes com cisalhamento oscilatório na presença de campo magnético, em regime de viscoelasticidade linear, no qual obtiveram-se os módulos vis- coelásticos dos ferrofluidos em função da frequência e da intensidade do campo magnético para uma condição de pequenas deformações. É mostrada, para ambos ferrofluidos, a dependência da frequência característica de transição de um comportamento predomi- nantemente dissipativo para um majoritariamente elástico em relação à intensidade do campo magnético aplicado. Verificações de compatibilidade entre o módulo viscoso e a viscosidade aparente para valores iguais de frequência e taxa de cisalhamento são real- izadas e, com base nisso, a primeira diferença de tensões normais é calculada usando a regra de Laun.
Abstract: In this master’s dissertation, the rheological behavior of two commercial ferroflu- ids, EFH1 and EFH3, produced by Ferrotec, is experimentally characterized through the use of a parallel disc rheometer equipped with a magnetic cell. The ferrofluids used vary only in the volume fraction of magnetic particles (magnetite) it contains. Samples of both ferrofluids are tested according to three methodologies. The first one refers to tests in permanent shear regime in the presence of magnetic field, through which the behavior of the apparent viscosity and of the shear stress of the ferrofluids is analyzed as a function of magnetic field intensity, shear rate and of the volumetric fraction of particles of the complex fluid. This permits the verification of the adherence of the rheological behavior of such fluids to the generalized Newtonian fluid models. The second methodology con- cerns the experimental tests with transient flow under step-strain regime in the presence of magnetic field. From this experimental analysis it has been obtained, for the different ferrofluids, their stress relaxation functions dependent on both the magnetic field intensity and the applied impulse intensity. Based on them, their relaxation times were calculated. It was also found that the shear stress does not relax to zero in ferrofluids when sub- jected to an external magnetic field, but rather it relaxes to a residual stress which was evaluated as a function of both field strength and yield strength. The third methodology refers to tests with oscillatory shear, in the presence of magnetic field, and under a linear viscoelastic regime. From this tests, it has been obtained the viscoelastic modules of the ferrofluids as functions of frequency and intensity of the magnetic field, for a condition of small deformations. It is shown, for both ferrofluids, the dependence of the characteristic transition frequency as a function of the intensity of the magnetic field. This frequency marks the change from a predominantly dissipative to a mostly elastic behavior of the complex fluids. Compatibility checks between the viscous modulus and apparent viscos- ity for equal frequency and shear rate values are performed, and based on this, the first difference of normal stresses is calculated using Laun’s rule.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
Licença:: 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.
Appears in Collections:ENM - Mestrado em Ciências Mecânicas (Dissertações)

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