Исследование прочностных и кинетических свойств магнитожидкостной мембраны

• Автор: Михайлова, Юлия Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1. Получение и структура магнитного коллоида

1.2. Физическая природа устойчивости МЖ - гетерогенной конденсированной среды. Образование агрегатов
1.3. Упругость магнитного коллоида при всестороннем изотермическом и адиабатическом сжатии

1.4. Неньютоновский характер вязкости ненамагниченной магнитной жидкости

1.5. О наличии упругих свойств у магнитожидкостной мембраны

1.6. Проблемы изучения прочностных и кинетических свойств магнитожидкостных наполнителей межполюсных зазоров

1.7. Выбор и обоснование направления исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

СВОЙСТВ МАГНИТОЖИДКОСТНОЙ МЕМБРАНЫ

2.1. Описание экспериментальной установки

2.2. Методика возбуждения колебаний и определения динамического коэффициента пондеромоторной упругости
2.3. Методика измерения вспомогательных параметров исследуемых объектов. Погрешность измерений
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Физические свойства объекта экспериментального исследования
3.2. Результаты измерений термодинамическим методом

# 3.3. Результаты измерений частоты, динамического коэффициента
пондеромоторной упругости и коэффициента затухания колебаний
3.4. Результаты измерений гидростатическим методом
3.5. Описание процесса разрыва - восстановления мембраны, основанное на результатах визуального наблюдения
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Теоретическая основа термодинамического метода
4.2. Теоретическая основа гидростатического метода
4.3. Оценка геометрии свободной поверхности МЖ-перемычки
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА И ВЫВОДЫ
5.1. Анализ результатов эксперимента, проводимого на основе термодинамического метода
5.2. Анализ результатов эксперимента, проводимого на основе гидростатического метода
5.3. Релаксационная модель упругости магнитожидкостной мембраны
5.4. Сравнение результатов описания диссипативных свойств ...135 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность работы. Воздействие электромагнитного поля на магнитную жидкость (МЖ) может привести к возникновению в ней различного рода колебаний: колебаний формы, поверхностных, звуковых. Возможность использования МЖ в качестве источника ультразвуковых колебаний изучалась в большом количестве работ [1 -7]. В этих работах МЖ рассматривалась как сплошная несжимаемая среда, характеризуемая сильной магнитной восприимчивостью. Сравнительно недавно (2001 - 2002 гг..) появились сообщения Mace B.R., Jones R.W., Harland N.R., а также Полунина В.М., Постникова Е.Б., Карповой Г.В., Лобовой О.В. [8 - 11], в которых описывались колебательные системы с управляемыми магнитожидкостными перемычками.
Магнитожидкостная перемычка, подпружиненная изолированной газовой полостью и упругостью пондеромоторного типа, рассматривается как магнитожидкостная мембрана (МЖМ). Модель МЖМ представляет собой каплю магнитного коллоида, перекрывающую сечение стеклянной трубки благодаря стабилизирующему действию неоднородного магнитного поля коаксиально расположенного кольцевого магнита [12]. При наличии в трубке донышка магнитожидкостная перемычка изолирует находящуюся под ней воздушную полость. В данном случае МЖ функционирует как несжимаемая среда, и существенными становятся такие её качества: магнитоуправляемость свободной поверхности, текучесть, инертность [12, 13]. В отличие от «обычных» жидкостных плёнок МЖМ обладает способностью к самовосстановлению. Разрыв - восстановление магнитожидкостной перемычки сопровождается генерированием затухающих акустического и электромагнитного импульсов [10, 11].
Для механики жидкости и газа, магнитной гидродинамики, физической акустики являются немаловажными прочностные и кинетические свойства

На рис. 2.8. представлены осциллограммы затухающих электромагнитных колебаний, сопровождающих упругие колебания МЖМ на основе разных образцов МЖ, жидкостью - носителем которых является керосин. Осциллограммы получены при помощи цифрового запоминающего осциллографа С8-34, развертка 20 мВ*40 мс. В данных опытах модель МЖМ представляет собой МЖ-перемычку, образованную в горлышке колбы объёмом 0,5 л. Диаметр горла колбы 13,3 мм. Объём МЖ необходимый для образования сплошной мембраны для МЖ-4, МЖ-5, МЖ-7 составляет 2 мл; для МЖ-8, МЖ- 9 - 2,2 мл.
Частота колебаний связана с массой инертного элемента колебательной системы т и коэффициентом упругости системы к известным соотношением:
Следует, однако, заметить, что данная формула справедлива для модели колебательной системы с сосредоточенными параметрами. Таким образом, мы предполагаем, что МЖ-перемычка перемещается как единое целое (подобно твердому телу). В сдвиговом движении находится только тонкий пристеночный слой жидкости, толщина которого определяется глубиной проникновения вязкой волны.
Учитывая в нашем случае, что коэффициент упругости колебательной системы к представляет собой сумму коэффициентов упругости пондеромоторного типа кр и газовой полости ^ [13]: к = кр + кг, получим:
где mf - масса магнитного коллоида, образующего сплошную перемычку.
(2.1)
Тогда