Elektromagnetni pospeševalnik za ustvarjanje kavitacije v vzorcih z majhnim volumnomREZELJ, SIMON (Avtor) Lavrič, Henrik (Mentor) kavitacijačiščenje odpadnih vodaAnsyselektromagnetne simulacijeelektrične simulacijeKavitacija je uveljavljena metoda za izboljševanje procesov v različnih industrijah, npr. zdravljenje ledvičnih kamnov v medicini, povečanje proizvodnje bioplina in komercialno zelo razširjena za ultrazvočno čiščenje potopljenih predmetov. Tema magistrske naloge izhaja iz predhodnih raziskav za izboljšanje procesa čiščenja odpadnih voda z uporabo kavitacije. V praksi se namreč pojavljajo težave, saj običajne metode za generiranje kavitacije zahtevajo relativno velike količine vzorcev za njihovo delovanje, ki jih zaradi varnostnih, finančnih ali drugih omejitev ni vedno mogoče pridobiti. V okviru magistrske naloge smo zato zasnovali novo napravo za generiranje hidrodinamične kavitacije v vzorcih majhnih volumnov, ki so primerni za testiranje medicinskih, farmacevtskih ali bioloških preparatov z volumnom manj kot 10 ml. V nadaljevanju magistrskega dela so predstavljene meritve na izdelani napravi ter simulacijski poizkusi elektromagnetnega modela naprave s programskim orodjem Ansys Maxwell. Opravili smo simulacijsko študijo različnih konstrukcijskih konfiguracij naprave. Odkrili smo, da je smiselna uporaba koncentratorjev magnetnega polja, saj ti povečajo povprečno silo na trajni magnet za 35 %. S teslametrom smo opravili meritve gostote magnetnega pretoka na površju feromagnetnega jedra. Primerjava s simulacijskimi rezultati kaže odstopanje simulacij od izmerjenih vrednosti za povprečno −18 %. Pri enakih meritvah na površini trajnih magnetov se izkaže, da so simulacije dovolj točne za naše potrebe, največje odstopanje od izmerjenih vrednosti je za −6, 7 %. Opravljene so meritve sile na trajni magnet vzdolž odprtine v jedru. Izmerjene sile so za povprečno 20 % večje od simuliranih. S primerjavo izvedenih meritev in elektromagnetnih simulacij smo prišli do spoznanja, da je uporaba simulacij smiselna in da so rezultati dovolj točni za nadaljnje raziskovanje delovanja naprave pri različnih konfiguracijah feromagnetnega jedra in trajnih magnetov. S programom Ansys Simplorer smo preizkusili delovanje različnih konfiguracij napajalnega in krmilnega dela naprave. Na podlagi rezultatov predlagamo implementacijo visokonapetostnega sistema napajanja, saj bi tako povečali strmino tokovnega pulza za več kot 2-krat. Predlagamo tri nove načine generiranja tokovnih pulzov: pulz s tokovnim repom, trapezna oblika pulza ter pulz za kompenzacijo sile. V zadnjem delu smo z visokohitrostno kamero, hidrofonom in tokovno sondo opazovali in analizirali dogajanje znotraj kavitacijske komore med delovanjem pri različnih konfiguracijah trajnih magnetov. Kot najbolj optimalna konfiguracija podsestava za generiranje kavitacije se je izkazal trajni magnet s sredinsko luknjo in le nekoliko manjšim zunanjim premerom od premera izvrtine kavitacijske komore. Razlika premerov mora omogočati prosto premikanje magneta po izvrtini.20222022-06-16 12:00:00Magistrsko delo/naloga137424sl