طراحی مدل پیشرفته محاسباتی برای جداسازی ذرات مغناطیسی از جریان سیال پزشکی و زیست‌فناوری

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، به نقل از دانشگاه تهران، در این مطالعه که نتایج آن در قالب یک مقاله علمی ارائه شده، تأثیر پارامتر‌های کلیدی مانند شدت میدان مغناطیسی، سرعت جریان سیال و اندازه ذرات بر بازده جداسازی به دقت تحلیل شده است.

فرهنگ جلالی فراهانی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تهران، در این رابطه اظهار داشت: «یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی، به‌ویژه در ابعاد میکرو و نانو، ابزاری بسیار مؤثر و کنترل‌پذیر برای جداسازی ذرات است».

استاد دانشکده مهندسی شیمی با اشاره به جزئیات مدل به‌کار رفته، توضیح داد: «در این شبیه‌سازی، میدان مغناطیسی توسط یک منبع دوقطبی خطی در کنار کانال جریان اعمال شد. نتایج به وضوح تجمع و جذب ذرات را در ناحیه مجاور این دوقطبی، به ویژه در قسمت ابتدایی آن، نشان می‌دهد».

وی در ادامه به یافته‌های کمّی این تحقیق اشاره کرد و افزود: «مطالعات ما رابطه مستقیم و بسیار قابل توجهی بین قدرت میدان مغناطیسی و کارایی جداسازی آشکار ساخته است. به عنوان مثال، در سرعت ثابت ۰.۲ متر بر ثانیه، افزایش شدت میدان از ۰.۶ به ۳ تسلا، راندمان جداسازی (جذب) ذرات را از ۶۹ درصد به حدود ۹۱ درصد افزایش داد».

این استاد دانشگاه در مورد اثر متضاد سرعت سیال گفت: «در مقابل، افزایش سرعت سیال اثر منفی بر راندمان دارد. به طوری که در میدان ثابت ۱ تسلا، با کاهش سرعت از ۰.۳ به ۰.۱ متر بر ثانیه، بازده جداسازی تقریباً دو برابر شد».

جلالی فراهانی خاطرنشان کرد: «بر اساس این شبیه‌سازی‌ها، ترکیب شرایط بهینه یعنی اعمال حداکثر شدت میدان مغناطیسی همراه با حداقل سرعت جریان سیال می‌تواند منجر به دستیابی به راندمانی حدود ۹۸ درصد شود که عدد بسیار قابل توجهی است».

وی در پایان به تأثیر مشخصات ذرات پرداخت و یادآور شد: «نتایج نشان می‌دهد ذرات با قطر بزرگ‌تر و چگالی بالاتر، پاسخ بهتری به میدان مغناطیسی داده و با نیروی بیشتری جذب می‌شوند. این موضوع در طراحی سامانه‌های عملی جداسازی بسیار حائز اهمیت است».

به گفته وی، این مدل‌سازی محاسباتی می‌تواند راهنمای ارزشمندی برای طراحی و بهینه‌سازی سامانه‌های جداسازی مغناطیسی در کاربرد‌های مختلف از صنایع معدنی و فرآوری مواد تا حوزه‌های پزشکی و زیست‌فناوری باشد.