Динамика магнитной жидкости в переменных полях

• Автор: Лебедев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 288 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Теоретические работы по феррогидродинамике
1.2 Течение магнитной жидкости в постоянном поле
1.3 Течение магнитной жидкости во вращающемся поле (ротационный эффект)
1.4 Заключение к обзору литературы
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Создание вращающегося магнитного поля
2.2 Измерение динамической восприимчивости
2.3 Измерение кривых намагничивания
3. РЕЗУЛЬТАТЫ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1 Температурная и концентрационная зависимости статической восприимчивости магнитной жидкости с низким уровнем межчастичных взаимодействий
3.2 Температурная зависимость восприимчивости жидкости с высоким уровнем межчастичных взаимодействий
3.3 Температурная зависимость у0 для концентрированной жидкости в широком температурном диапазоне
3.4 Пик на температурной зависимости статической восприимчивости..!
3.5 Частотная зависимость начальной восприимчивости
3.6 Температурная и концентрационная зависимости динамической восприимчивости
3.7 Заключение к третьей главе
4. ПРИРОДА ПОНДЕРОМОТОРНЫХ СИЛ В МАГНИТНОЙ
ЖИДКОСТИ
4.1 Уравнения феррогидродинамики

4.2 Объемные пондеромоторные силы
4.3 Тангенциальные напряжения на границе жидкости
4.4 Заключение к четвертой главе
5. ДИНАМИКА КАПЕЛЬ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В
НИЗКОЧАСТОТНЫХ ПОЛЯХ
5.1 Движение капли магнитной жидкости в линейно-поляризованном поле
5.2 Вынужденные колебания вытянутой капли
5.3 Динамика капли магнитной жидкости в низкочастотном вращающемся поле
5.4 Заключение к пятой главе
6. ДИНАМИКА КАПЛИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В
ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ВРАЩАЮЩЕМСЯ ПОЛЕ
6.1 Исследование осесимметричной формы капли
6.2 Неустойчивость осесимметричной формы
6.3 Заключение к шестой главе
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
В - магнитная индукция С - теплоемкость жидкости
0 - диаметр капли магнитной жидкости
Д$ - коэффициент диффузии внутреннего момента импульса с1 - диаметр коллоидной частицы Н - напряженность магнитного поля
1 - сила тока
J - момент инерции единицы объема
К - удельный момент сил, действующий на цилиндр в жидкости К0 - удельный момент сил, действующий на пробирку с жидкостью к - постоянная Больцмана Ь(£) - функция Ланжевена
Ь - характерная длина диффузии внутреннего момента импульса М - намагниченность жидкости
Мь - намагниченность, рассчитанная в ланжевеновском приближении
т - магнитный момент частицы
п - числовая плотность частиц
q - объемная плотность источников тепла
Л - радиус цилиндра с жидкостью
Я;, - радиусы коаксиальных цилиндров
г - текущее значение радиуса
Б - объемная плотность внутреннего момента импульса
Т - абсолютная температура
V - скорость движения жидкости
IV - число витков в катушке
(р - объемная концентрация магнетика
Хо - начальная статическая восприимчивость жидкости
касательные напряжения, увлекающие верхние слои жидкости. Причина возникновения этих напряжений имеет тоже объяснение, что и в задаче о коаксиальных цилиндрах. Магнитные частицы верхнего слоя жидкости, вращаясь вслед за полем, отталкиваются от лежащих ниже слоев жидкости и приходят в движение наподобие автомобильного колеса. В отсутствие вращающегося поля профиль скорости представляет из себя параболу, вершина которой расположена на свободной поверхности. При включении поля, закручивающего частицы против гидродинамического вихря, к параболическому профилю добавляется линейный, направленный в противоположную сторону. При достижении некоторой амплитуды и частоты вращения поля скорость на поверхности слоя обращается в ноль. При дальнейшем увеличении параметров поля на поверхности возникает возвратное течение вплоть до безрасходного и даже подъемного течения жидкости.
Таким образом, на свободной границе слоя магнитной жидкости # касательные напряжения генерируют цилиндрическое или плоское течение
Куэтта. Расчетные значения скорости согласуются с экспериментальными по порядку величины. Это позволяет рассматривать предложенный механизм как вполне реальный для описания ротационного эффекта. Однако он не может объяснить возникновение течений при неподвижных границах. Теория Цеберса предсказывает в этом случае отсутствие какого-либо движения.
Основным недостатком работ [92 - 95], исследующих касательные напряжения на поверхности, является то, что в них магнитное поле внутри жидкости отождествляется с внешним однородным полем. Как будет показано нами в дальнейшем, магнитное поле в жидкости неоднородно, ( отличается, как правило, от внешнего в несколько раз по величине и, в
общем случае, поляризовано по эллипсу, а не по кругу. Все эти факторы оказывают сильное влияние на интенсивность течения. Другим существенным недостатком теории Цеберса является невозможность