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Solución numérica para el flujo de ferrofluido inducido por un campo magnético rotativo en el límite de cero amplitud del campo

Abstract

Ferroáuidos son usados en la fabricaciÛn de sellos mec·nicos para discos duros de computador y en otros dispositivos electrÛnicos, en sistemas para separaciÛn de materiales, en numerosas aplicaciones mec·nicas, en generadores electromec·nicos a escala nanomÈtrica, aplicaciones en micro-actuadores, amortiguadores y acelerÛmetros, tambiÈn se han desarrollado varias aplicaciones biomÈdicas. En este trabajo se reporta el an·lisis y soluciÛn numÈrica del conjunto de ecuaciones ferrohidrodin·micas para el áujo de ferroáuido inducido por un campo magnÈtico rotando, en dos geometrÌas diferentes: i) en un contenedor cilÌndrico y ii) en el espacio anular entre dos cilindros concÈntricos. El modelo matem·tico para ambos problemas fue basado en la teorÌa de la difusiÛn de momento angular interno (DMAI) de Zaitsev y Shliomis, se tuvieron en cuenta los tÈrminos que involucran los vectores de velocidad lineal y angular en la ecuaciÛn de magnetizaciÛn; la soluciÛn numÈrica se realizÛ usando el mÈtodo de diferencias Önitas (FDM) de primer orden en el seno del áuido y de segundo orden en las condiciones de frontera, los algoritmos se implementaron usando el lenguaje de programaciÛn Visual C++ 2008, donde se diseÒo un procedimiento iterativo que involucra la fuerza y el torque magnÈticos. La soluciÛn numÈrica obtenida es v·lida para suspensiones coloidales inÖnitamente diluidas y para bajas frecuencias y amplitudes de campo magnÈtico, los resultados numÈricos fueron comparados con las soluciones asintÛticas presentadas por Chaves et al, obteniÈndose un porcentaje de error igual a 3.18 % pero con un excelente acuerdo cuantitativo. La soluciÛn para la geometrÌa anular es la primera soluciÛn numÈrica que se reporta para este caso.