شبیه سازی روش چیدمان آهنرباهای دائم در یک درام جداکننده مغناطیسی

در پژوهش پیش رو به شبیه سازی چیدمان آهنرباهای دائم در درام جداکننده ی مغناطیسی پرداخته شده است. به منظور آشنایی با عملکرد این دسته از جداکننده ها، شناخت جزئیات عملکردی این وسایل بسیار حائز اهمیت است. درام های جداکننده مغناطیسی به صورت گسترده به عنوان وسایل جداکننده مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند. درام های جداکننده مغناطیسی دائم با ایجاد میدان مغناطیسی سبب جذب مواد آهنی قابل جذب توسط میدان مغناطیسی و جدایش آن ها از دیگر مواد می گردد . با توجه به اینکه هزینه ی ساخت این درام ها بسیار زیاد بوده و سهم زیادی از این هزینه مربوط به خرید آهنربا می باشد، بنابراین شبیه سازی چگالی شار مغناطیسی ناشی از آهنرباها و بررسی نوع چیدمان آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش سعی گردیده است ابتدا با شبیه سازی دو بعدی درام به کمک نرم افزار مکسول که بر مبنای آنالیز اجزاء محدود پایه ریزی شده است، چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده توسط درام محاسبه گردد و سپس با مقایسه با نتایج تجربی، مدلی کلی از میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط درام را بدست آورد. نتایج حاصل از شبیه سازی، چگالی شار مغناطیسی در یک درام در سطح 3 را حداکثر برابر 3698 گوس و حداقل آن را برابر 3244 گوس نشان می دهد. همچنین نتایج بدست آمده تطابق قابل قبول نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی را نشان می دهد به طوری که حداکثر اختلاف نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی در سطح 3 برابر 0.92% می باشد و نمایان گر این موضوع می باشد که به منظور شبیه سازی میدان مغناطیسی ناشی از یک درام می توان از آنالیز دوبعدی استفاده نمود. فاکتورهای طول آهنربا، حاصلضرب تعداد در ارتفاع آهنربا، فاصله ی قطب های آهنربا از یکدیگر و نوع ماده واسطه ای که بین قطب ها استفاده می شود به عنوان متغیرهای ورودی و مقادیر مولفه ی عمودی چگالی شار مغناطیسی در سطوح 3 و 4، چگالی شار مغناطیسی کل در فاصله میانی قطب ها و هزینه ی لازم جهت خرید آهنربا به عنوان خروجی ها تعیین گردید. با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریل کامل، مقادیر این خروجی ها بر اساس سطوح مختلف فاکتورهای ورودی بدست آمد. در نهایت با انجام آنالیز واریانس تاثیرات فاکتورهای اصلی و همچنین فاکتورهای متقابل بر روی هر خروجی تعیین و با استفاده از آنالیز رگرسیون تابع مربوط به هر یک از خروجی ها استخراج گردید. نتایج حاصله، بیان گر این موضوع است که استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به جای استفاده از دو آهنربا سبب کاهش هزینه خرید آهنربا می گردد. از طرفی افزایش طول آهنربا سبب افزایش چگالی شار مغناطیسی ایجاد شده می گردد ولیکن هزینه ی خرید آهنربا را نیز به شدت افزایش می دهد. استفاده از آهنربا به جای هوا در بین قطب ها و همچنین افزایش فاصله ی میان قطب ها سبب کاهش هزینه ی خرید آهنربا می گردد. استفاده از یک آهنربا با ارتفاع دوبرابر به همراه بکارگیری بلوک آهنربا به عنوان ماده واسطه و افزایش فاصله ی میان قطب ها، هزینه ی خرید آهنربا را به شدت کاهش می دهد.