इंजेक्टरों में पॉलिमर थकान: खनिजीकृत बायोफिल्म का सीएफडी सिमुलेशन

एक एरोपोनिक ऊर्ध्वाधर फार्म ने अपने माइक्रो-इंजेक्टरों के बड़े पैमाने पर अवरोध के कारण अपनी पूरी फसल खो दी। जांच में एक खनिजयुक्त बायोफिल्म का पता चला, जो उर्वरक और पाइपों की पॉलिमर कोटिंग के बीच अप्रत्याशित रासायनिक प्रतिक्रिया का उत्पाद था। यह मामला, एक कृषि संबंधी समस्या से परे, चक्रीय तनाव और स्थानीयकृत संक्षारण के संपर्क में आने वाली सामग्रियों में रासायनिक-यांत्रिक थकान की विफलता का प्रतिनिधित्व करता है।

ANSYS Fluent और MATLAB के साथ मल्टीफिजिक्स मॉडलिंग 🧪

विफलता को समझने के लिए, इंजेक्टर का एक डिजिटल ट्विन लागू किया गया। ANSYS Fluent में, पोषक तत्व के दो-चरणीय प्रवाह का अनुकरण किया गया, जिसमें उर्वरक (फॉस्फेट से भरपूर) और पॉलिमर के मोनोमर्स के बीच प्रतिक्रिया के लिए एक रासायनिक गतिकी मॉडल को जोड़ा गया। प्रजातियों की सांद्रता डेटा को MATLAB में निर्यात किया गया, जहाँ एक बहु-अक्षीय थकान विश्लेषण लागू किया गया। बायोफिल्म वृद्धि और चक्रीय हाइड्रोलिक दबाव से प्रेरित सतह तनाव की गणना की गई। परिणामों ने इंजेक्टर की आंतरिक दीवारों पर नाभिकीकरण बिंदुओं की पहचान की, जहाँ प्रतिक्रिया दर सामग्री की तापीय अपव्यय क्षमता से अधिक थी।

3D सत्यापन और एरोपोनिक सिस्टम डिज़ाइन के लिए सबक 🔬

प्रायोगिक सत्यापन Artec Studio के माध्यम से आया। विफल इंजेक्टरों को उनकी आंतरिक ज्यामिति का पुनर्निर्माण करने और खनिजयुक्त बायोफिल्म की वास्तविक मोटाई को मापने के लिए स्कैन किया गया। MATLAB में उत्पन्न थकान मानचित्र पर इस बिंदु बादल को अध्यारोपित करके, उच्चतम अनुकरणित तनाव वाले क्षेत्रों और वास्तविक अवरोध वाले क्षेत्रों के बीच 97% सहसंबंध की पुष्टि हुई। यह कार्यप्रवाह दर्शाता है कि सामग्री थकान सिमुलेशन केवल धातुओं के लिए नहीं है; आक्रामक तरल पदार्थों के संपर्क में आने वाले पॉलिमर को सटीक कृषि में विनाशकारी नुकसान से बचने के लिए पूर्वानुमानित मॉडल की आवश्यकता होती है।

एरोपोनिक माइक्रो-इंजेक्टरों में खनिजयुक्त बायोफिल्म वृद्धि और पॉलिमर थकान के विकास के बीच परस्पर क्रिया को CFD के माध्यम से कैसे मॉडल किया जाए ताकि उनके विनाशकारी अवरोध की भविष्यवाणी की जा सके?

(पी.एस.: सामग्री की थकान 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद आपकी थकान जैसी होती है।)