Characteristic Analysis of the Magnetic Fluid Seal considering the Shape of the Pole Piece

자성유체 밀봉시스템의 치 형상에 따른 내압 특성해석

Magnetic fluid is ferromagnetic material in liquid state, so the surface configuration of magnetic fluid affects the magnetic field, and vice versa. To analyze the devices with magnetic fluid, the magnetic field equations and hydrodynamic equation should be solved simultaneously. This paper presents the numerical algorithm to obtain the surface configuration of fluid under the influence of gravity, pressure and magnetic field without conventional sim¬plified assumption. The algorithm consists of nonlinear finite element method and ferro-hydrodynamics, such as Poisson equations and Bernoulli equations, respectively The simulated configurations of fluid are compared with experimental results, and the influence of the amount of fluid and pole piece shape on the seal capacities are analyzed.

자성유체는 액체상태의 강자성체로서 가해진 자계의 세기에 따라 유체의 형상이 변하며, 이러한 유체의 형상변화는 자계의 세기를 다시 변화시키므로 자성유체를 응요한 기기를 해석하기 위해서는 유체의 형상과 자기장을 동시에 구해야 한다. 본 논문에서는 중력, 압력 자계의 세기 등에 따라 변하는 자성유체의 형상을 기존의 간략화된 가정 없이 직접 구하기 위하여 비선형 유한요소법과 유체방정식을 모두 해석할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 본 방법을 이용하여 각각의 외부조건에 상응하는 자성유체의 형상을 구하였고 실험을 통하여 얻은 유체 형상과 비교하였으며 이를 토대로 자성유체의 양과 치(pole piece)의 형상변화에 따른 빌봉시스템의 내압 특성을 해석하였다.