Намагничивающиеся полидисперсные суспензии в однородном магнитном поле

• Автор: Налетова, Вера Арсеньевна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 236 с. : ил.

^ Содержание
Основные обозначения
Г. Термомагнитная диффузия в дисперсных намагничивающихся средах в приложенном однородном магнитном поле
1.1. Термомагнитная сила, действующая на тело в неоднородно нагретой неограниченной магнитной жидкости
1.1.1. Постановка задачи о вычислении термомагнитной силы
1.1.2. Распределение температуры и напряженности магнитного поля вне сферического тела в неоднородно нагретой магнитной жидкости
1.1.3. Скорость и давление в неоднородно нагретой жидкости в окрестности сферического тела. Термомагнитная сила, действующую на сферическое тело
1.1.4. Постановка задачи о вычислении термомагнитной силы, действу-ц . ющей на вытянутое сфероидальное тело в неоднородно нагретой
магнитной жидкости в магнитном поле
1.1.5. Распределение температуры и напряженности магнитного поля около вытянутого эллипсоида вращения в неоднородно нагретой магнитной жидкости (-Но||^Т)о)
1.1.6. Скорость и. давление около вытянутого эллипсоида вращения в , неоднородно нагретой магнитной жидкости: Термомагнитная сила,
, действующая на вытянутый эллипсоид зращения (/ТоП^Т),])
1.1.7. Распределение температуры и напряженности магнитного поля около вытянутого эллипсоида вращения в неоднородно нагретой магнитной жидкости (Н0 _1_ (7Т)0)
1.1.8. Скорость и давление около вытянутого эллипсоида вращения в неоднородно нагретой магнитной жидкости. Термомагиитная сила, действующая на вытянутый эллипсоид вращения (Н0 ± (УТ)0)
^ 1.2. Влияние термомагнитной силы на экспериментально обнаруженное аномальное перераспределение концентрации ферромагнитных частиц при
. термогравитационной конвекции магнитной жидкости в присутствии магнитного поля
1.3. Многоскоростная и диффузионная модель дисперсной намагничивающейся жидкости, учитывающие термомагнитную диффузию. Вычисление феноменологических коэффициентов в уравнении для вектора диффузии
1.3.1. Вывод системы уравнений, описывающих движение двухфазной
намагничивающейся среды с несжимаемыми фазами в диффузионном приближении

1.3.2. Двухскоростная модель дисперсной среды в случае, когда магнитная проницаемость смеси зависит от температуры и объемной концентрации диспергированной фазы
1.3.3. Вычисление феноменологических коэффициентов в диффузионной модели
1.4. Выводы
Поведение тел из магнитомягких материалов и магнитов в ограниченном объеме магнитной жидкости в однородном магнитном поле. Влияние пристеночных эффектов на реологию суспензий
2.1. Постановка задачи о вычислении силы и момента силы, действующих на
тело из магнитомягкого материала (в однородном приложенном магнитном поле) и магнит в ограниченном объеме магнитной жидкости
2.2. Решение задачи в безиндукционном приближении
2.2.1. Аналогия между силами, действующими на магнит и тело из магнитомягкого материала в сосудах с магнитной жидкостью в безиндукционном приближении. Вычисление силы и момента силы, действующих на тело и магнит, в безиндукционном приближении
при произвольном смещении
2.2.2. Расчет траекторий магнита и тела из магнитомягкого материала в сферическом сосуде с магнитной жидкостью в безиндукционном приближении
2.3. Решение задачи в случае произвольных магнитных проницаемостей
2.3.1. Аналогия между силами, действующими на магнит и тело из магнитомягкого материала в сосудах специальной формы с магнитной жидкостью при произвольных однородных магнитных проницаемостях всех сред
2.3.2. Вычисление силы, действующей на сферическое тело, в случае произвольных магнитных проницаемостей всех сред
2.3.3. Сила, действующая на сферический магнит в сферическом сосуде при произвольных значениях магнитных проницаемостей
2.3.4. Движение сферического магнита или тела из магнитомягкого материала в вибрирующем сферическом сосуде с магнитной жидкостью
2.4. Связь пристеночных эффектов и экспериментально наблюдаемых необычных реологических свойств магнитных композиционных жидкостей
2.5. Выводы
Исследование влияния времени измерения кривой намагничивания на ее форму
и вычисляемую функцию распределения частиц магнитной жидкости по размерам
3.1. Постановка задачи исследования дисперсного состава магнитной жидкости по ее кривой намагничивания
3.1.1. Оценка характерного времени агрегирования ферромагнитных частиц и времени магнитной релаксации в магнитной жидкости
3.1.2. Выбор экспериментального метода определения кривой намагничивания
3.1.3. Постановка математической задачи определения дисперсного состава магнитной жидкости по кривой намагничивания
3.2. Описание и результаты экспериментальных исследований
3.2.1. Описание экспериментальной установки по измерению кривой намагничивания магнитной жидкости
3.2.2. Оценка погрешности измерения намагниченности
3.2.3. Результаты экспериментальных исследований влияния времени измерения кривой намагничивания на ее форму
3.3. Численное решение задачи об определении функции распределения ферромагнитных частиц по размерам по результатам измерений кривой намагничивания магнитной жидкости
3.3.1. Интегральное уравнение для функции распределения частиц по размерам
3.3.2. Алгоритм нахождения значений функции распределения частиц по размерам
3.3.3. Результаты расчетов по различным кривым намагничивания
3.4. Выводы
4. Ориентационное влияние однородного магнитного поля на свойства полидисперсных магнитных жидкостей. Высокочастотная магнитная восприимчивость Д!
и аномальная вязкость полидисперсной магнитной жидкости
4.1. Модель магнитной жидкости, учитывающая вращение диспергированных частиц и релаксацию намагниченности
4.1.1. Термодинамика неравновесно намагничивающейся среды
4.1.2. Вывод системы уравнений движения неравновесно намагничивающейся среды
4.1.3. Высокочастотная магнитная восприимчивость покоящейся магнитной жидкости
4.1.4. Влияние на высокочастотную восприимчивость сдвигового течения магнитной жидкости. Выражение для тензора высокочастотной восприимчивости в сдвиговом потоке магнитной жидкости
4.1.5. Обобщение формулы для высокочастотной восприимчивости и обычной восприимчивости на случай полидисперсной магнитной жидкости
4.2. Влияние течения на процесс релаксации намагниченности в полидисперсной магнитной жидкости
4.2.1. Аномальная зависимость скачка высокочастотной магнитной восприимчивости, возникающего при остановке течения магнитной жидкости, от частоты. Эксперимент

Здесь г) - вязкость жидкости-носителя, со - частота изменения магнитного поля в измерительной катушке прибора, к - константа Больцмана, Т - температура жидкости-носителя.
Расчет относительной концентрации крупной фракции полидисперсной магнитной жидкости в верхнем и нижнем сосуде. Если частицы, находящиеся в жидкости, имеют различные размеры, отношение х"/х'и будет зависеть от частоты со и функции распределения частиц по размерам [11]. Рассмотрим магнитную жидкость, содержащую частицы размера аа и их агрегаты размера аа, а3 < аа. Для действительной х' и мнимой Xй частей высокочастотной магнитной восприимчивости такой среды можно записать следующие соотношения [57, 11]
единице объема, тщ - магнитный момент частиц (г = в) или (г = о) соответственно. Из формул (1.52) для отношения х"/х'и1 следует выражение
Исследование выражения (1.53) как функции от Са/С, показывает, что для фиксированных со, та и т„ та > т, с увеличением Ca/Cs увеличивается х"/х'и’. При постоянных размерах частиц отношение Са/С3 пропорционально отношению объемных концентраций частиц Са/С, = ramlVs/r3Tn1Va. Таким образом, увеличение (уменьшение) отношения х/'/х'ы свидетельствует об увеличение (уменьшение) относительной концентрации агрегатов в жидкости.
На рис. 1.9 приведены измеренные экспериментально значения xVxV Для жидкостей из верхнего (*) и нижнего (о) резервуаров. В эксперименте 3 относительная концентрация агрегатов Га/Г,в верхнем и нижнем резервуарах практически одинакова.
Для эксперимента 4, в котором в качестве исходной жидкости использовалась обработанная магнитная жидкость, относительная концентрация агрегатов в жидкости из верхнего резервуара больше, чем в жидкости из нижнего резервуара.
Объемная концентрация ферромагнитных частиц в обоих случаях (как в эксперименте 3, так и в эксперименте 4) увеличивается в нижнем резервуаре. ’
после эксперимента 4. Запишем соотношение (1.53) с учетом выражений для Са и С,
Здесь А£^ - значения отношения х/'/х/ш, Г,((д) и Г0(£^) - концентрации мелких частиц и агрегатов (индексы - в и а соответственно). Полная концентрация ферромагнитных
(1.52)
Константы С, и С„ определяются формулой С) = n,m?/ЗкТ, где П; - число, частиц в
у» _ Га( 1 + U2Tp + ^Ta(l+ÜJ2T?) X'W 1+ш2т2 + ^(1+ш2т2)
(1.53)
Оценим концентрации агрегатов в жидкости из верхнего и нижнего резервуаров
, _ Гщд)Т,2(1 + со2та2) + Га(£д)Тд(1 + со2г2)
t,d Г4(м)гД1 + со2т2) + ra(tirf)ra(l + со2т2)
(1.54)