Perfil de velocidad de un ferrofluido en presencia de campos magnéticos giratorios. Soluciones numéricas y pseudoanalíticas soluciones numéricas

Resumen

Desde los inicios de la ferrohidrodinámica, varios autores han propuesto modelos analíticos para describir el movimiento de los ferrofluidos en presencia de campos magnéticos externos en rotación. Para ello han realizado simplificaciones válidas en determinadas y muy restringidas situaciones físicas. En este trabajo analizamos los efectos de estas aproximaciones frente a soluciones numéricas que no hacen uso de ellas. Se consideró una muestra de ferrofluido inmersa en recipientes con tres tipos de geometrías: una de placas planas y paralelas, una cilíndrica y otra cilíndrica coaxial. Los perfiles de velocidad se obtuvieron mediante estas dos estrategias. La solución analítica conduce a un modelo lineal con varias simplificaciones, mientras que la segunda, de carácter numérico, genera un modelo no lineal, pero sin aproximaciones. Los resultados de la simulación mostraron que las implantaciones realizadas en la estrategia analítica generan perfiles que son válidos sólo para intensidades de campo magnético inferiores a los respectivos valores de saturación del ferrofluido. Adicionalmente, y dado el nivel de desarrollo de la modelación analítica, se encontró que la solución numérica es actualmente la más apropiada para evaluar el modelo ferrohidrodinámico, ya que no tiene restricciones relacionadas con la intensidad del campo magnético. Del mismo modo, permite evidenciar el fenómeno de saturación en los perfiles de velocidad al aumentar la intensidad del campo magnético, situación observada experimentalmente, e imprevisible mediante estas soluciones pseudoanalíticas actualmente disponibles.