Análisis magnetohidrodinámico de un amortiguador magnetoreológico: caracterización experimental y modelo físico

Abstract

El trabajo de esta tesis doctoral se centra en el análisis y en el desarrollo de un prototipo de amortiguador magnetoreológico (MR), y por ello su objetivo consiste en determinar un modelo físico del amortiguador MR en el que se relacionan las propiedades magnetoreológicas del fluido MR con la respuesta magnetohidrodinámica del amortiguador MR. La tesis está divida en cuatro capítulos: Introducción, caracterización y modelo del fluido MR, modelo y caracterización del amortiguador MR, y conclusiones. En el capítulo correspondiente a la caracterización y el modelo del fluido MR se recogen las aportaciones que abarcan tanto a la metodología experimental como al modelo del fluido. Así, se ha establecido el procedimiento experimental y se ha desarrollado un nuevo método de conversión para los resultados obtenidos con el sistema de medida de platos paralelos. Tras el análisis detallado de los resultados de la caracterización del fluido MR, se presenta un modelo magnetoreológico de dicho fluido que comprende el comportamiento del pre-umbral, del post-umbral, y la variación de ambos en función de la densidad del flujo magnético aplicado. En el capítulo de modelo y caracterización del amortiguador MR se describe el diseño de un amortiguador MR específico para magnificar el efecto del fluido MR. Se incluye la caracterización magnética del circuito del amortiguador que junto con el diseño geométrico del mismo, y con el modelo magnetoreológico del fluido MR permite el desarrollo de un modelo físico del amortiguador MR. Para caracterizar el amortiguador MR y validar el modelo físico propuesto se ha desarrollado un nuevo método de caracterización en lazo abierto. Con este método se ha caracterizado el comportamiento estático de fricción, el dinámico y el transitorio entre ambos del amortiguador MR en un único ensayo, y en base a estos resultados se ha desarrollado un modelo de fricción de dos grados de libertad que contempla estos regímenes de funcionamiento en un amplio rango de frecuencias. Además, los resultados experimentales muestran la existencia de factores específicos de los amortiguadores MR no presentes en los amortiguadores convencionales como son la compresibilidad del fluido MR, y el deslizamiento del fluido en las paredes en presencia de un campo magnético. En respuesta a estos efectos que condicionan el comportamiento del amortiguador MR se han propuesto unas pautas de diseño, entre las que se incluye una solución para evitar el deslizamiento entre el fluido y las paredes, que pueden ser extensible a otras aplicaciones de los fluidos MR. Hasta el momento, los resultados obtenidos en esta tesis doctoral han sido publicados en seis artículos de revistas indexadas y en otros siete congresos de ámbito nacional e internacional. Además el trabajo realizado ha dado lugar a la solicitud de una patente.