Исследование физических механизмов формирования прочностных и кинетических свойств магнитожидкостной мембраны

• Автор: Хотынюк, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВ НА ЕЕ ОСНОВЕ

ЕЕ Получение и структура магнитной жидкости

Е2. Упругость магнитной жидкости при всестороннем изотермическом и адиабатическом сжатии

1.3. Структура поверхности магнитной жидкости в вертикальном магнитном поле

1.4. Магнитожидкостные герметизаторы и уплотнители

1.5. Высокочастотные моды упругих колебаний магнитожидкостного цилиндра

1.6. Выбор и обоснование направления исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА, МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТОЖИДКОСТНОЙ МЕМБРАНЫ И ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1. Описание экспериментальной установки и акусто-термодинамического метода исследования прочностных свойств

2.2. Оптический метод исследования кинетических свойств МЖМ
2.3. Методика определения собственной частоты колебаний и динамического коэффициента пондеромоторной упругости МЖМ
2.4. Методика измерения вспомогательных параметров исследуемых объектов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Физические свойства объекта экспериментального исследовани я
3.2. Результаты исследования акусто-термодинамическим методом
3.3. Результаты исследования оптическим методом
3.4. Результаты определения частоты собственных колебаний, динамического коэффициента пондеромоторной упругости и коэффициента затухания колебаний
3.5. Поверхность магнитной жидкости в вертикальном поле кольцевого магнита
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМАХ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ МАГНИТОЖИДКОСТНОЙ
МЕМБРАНЫ
4.1. Физические механизмы формирования прочностных свойств МЖМ
4.2. Физические механизмы формирования кинетических свойств МЖМ
4.3. Физические механизмы формирования упругих свойств МЖМ
4.4. Физические механизмы формирования поверхности МЖМ в вертикальном поле кольцевого магнита
4.5. Физические параметры магннтожидкостной мембраны и процессов деформации изолированной газовой полости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Воздействие электромагнитного поля на магнитную жидкость (МЖ) приводит к разнообразным эффектам. В частности, в вертикальном магнитном поле поверхность МЖ становится неустойчивой, на ней образуется периодическая структура конических выступов. Неустойчивость поверхности МЖ исследовалась авторами ряда теоретических работ: Гайлитис А., Зайцев В. М., Шлиомис М. И., Кузнецов Е. А., Спектор М. Д., Блум Э.Я. В результате исследований найдены интересные особенности этого явления — докритический характер возникновения гексагональной структуры, перестройка гексагональной структуры в квадратную, жесткий характер образования одномерных структур. Ряд теоретических выводов о настоящее время подтвержден экспериментально Bacri J. С., Salin D., Boudouvis A. G., Puchaîla J. L., Seriven L. E., Rosensweig R. E. Математические вопросы, связанные с бифуркацией состояний равновесия свободной поверхности магнитной жидкости, рассматривались в работах авторов Beyer К., TwomblyE., Thomas J. W.
Магнитожидкостная мембрана (МЖМ) представляет собой каплю МЖ, перекрывающую поперечное сечение трубки. При наличии донышка в трубке магнитожидкостная мембрана функционирует как колебательная система, упругость которой обусловлена упругостью изолированной газовой полости, упругостью пондеромоторного типа, а также упругостью поверхностного натяжения. Смещение МЖМ от первоначального положения вдоль трубки приводит к тому, что в газовой полости возникает перепад давления (происходит сжатие, либо расширение газовой полости). При определенном перепаде давления, называемом критическим, происходит разрыв МЖМ, после которого МЖМ начинает совершать колебания, носящие гармонический характер. Разрыв МЖМ сопровождается испусканием акустического и

Таблица 2.1.
Внешний диаметр, мм
Внутренний диаметр, мм
Толщина, мм 12
На рис 2.2 представлены результаты измерения осевой составляющей напряженности магнитного поля магнита вдоль оси 2 [59-62]. Измерения производились с помощью измерителя магнитной индукции РШ1-10 холловского типа, позволяющего измерять индукцию магнитного поля в пределах от 0 до 20 мТл с точностью до 0,01 мТл, от 20 до 200 мТл — с точностью до 0,1 мТл. По оси абсцисс отложено расстояние от центра, выраженное в единицах полутолщины магнита. Вертикальные линии очерчивают часть поля, находящуюся внутри магнита. Данный график можно считать линейными на участках от г = -1 до 0 и от г = 0 до 1. Это говорит о том, что вдоль оси магнита от грани до центра можно считать, что градиент осевой составляющей поля постоянен и равен тангенсу угла
Н. кА/м
Рис. 2.2. График зависимости осевой составляющей напряженности поля от координаты точки на оси магнита
наклона линейного участка графика к оси абсцисс. То есть