Исследование физической природы магнитоакустического эффекта на магнитной жидкости

• Автор: Пауков, Владимир Митрофанович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1 Получение магнитной жидкости и ее структура

1.2.Физическая природа устойчивости МЖ - гетерогенной конденсированной среды. Образование агрегатов

1.3 Акустические свойства плоского магнитожидкостного источника звуковых колебаний

1.4 Возможность осуществления и акустические свойства цилиндрического магнитожидкостного источника звуковых колебаний

1.5 Экспериментальные исследования магнитоакустического эффекта

1.5.1 Экспериментальная установка для исследования резонансного возбуждения упругих колебаний в МЖ в мегагерцевом диапазоне частот

1.5.2 Результаты экспериментального исследования МАЭ

1.5.3 Зависимость относительной амплитуды возбуждаемых упругих колебаний от параметров магнитного поля и температуры

1.6 Обсуждение моделей магнитоакустического эффекта

1.7 Выбор и обоснование направления исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.1. Разработка методики возбуждения и индикации низкочастотной моды колебаний
2.2. Методика возбуждения упругих колебаний в магнитной жидкости переменным магнитным полем в килогерцевом диапазоне частот
2.3.Методика измерений параметров вспомогательного назначения. Погрешность измерений
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСЛЕДОВАНИЙ
3.1. Физические параметры объекта исследования
3.2 Зависимость упругих свойств от геометрических параметров системы
3.3 Полевая и амплитудная зависимости МАЭ на МЖ в килогерцевом диапазоне частот
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НА ОСНОВЕ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МОДЕЛЕЙ
4.1.1 Упругие свойства воздушно - магнитожидкостного резонатора
4.1.2. Определение коэффициента пондеромоторной упругости на основе метода присоединенной полости
4.2. Нелинейные свойства колебательной системы
4.3 Механизм возникновения звуковых колебаний в воздушном резонаторе
4.4. Вращательный механизм МАЭ в мегагерцевом диапазоне частот ....95 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. Магнитные жидкости (МЖ) - это материал, обладающий сочетанием на первый взгляд несовместимых свойств - текучестью и гигантской (по сравнению с "обычными" жидкостями) намагниченностью. Его получение следует отнести к наиболее значительным достижениям современных нанотехнологий. Благодаря уникальным физическим свойствам МЖ нашли применение в различных областях науки и техники: акустомаг-нитные индикаторы мод упругих колебаний, магнитожидкостные герметизаторы (МЖГ), демпферы, наполнители зазоров магнитных головок громкоговорителей, управляемые акустомагнитные контакты, магнитожидкостные сепараторы, пневмо-акустические модуляторы магнитного потока и другие.
Наряду с разработкой новых применений магнитных жидкостей ведутся теоретические и экспериментальные исследования их физических и физикохимических характеристик, которые, в свою очередь, определяются свойствами коллоидных частиц, их взаимодействием с внешними электромагнитными полями.
Воздействие электромагнитного поля на МЖ может привести к возникновению в ней различного рода колебаний, особое место среди них занимают упругие звуковые и ультразвуковые колебания, научный и практический интерес к которым не вызывает сомнений.
Исследованию магнитоакустического эффекта (МАЭ) на МЖ (преобразование энергии электромагнитного поля в энергию упругих колебаний) посвящены работы: Сагу В.В., Fenlon F.H., Баштового В.Г., Полунина В.М., Кракова М.С, Родионова A.A. К числу работ, имеющих прямое отношение к проблеме, принадлежат исследования колебаний формы взвешенной капли МЖ, выполненные Дроздовой В.И., Скибиным Ю.Н. и Чекановым В.В. Однако работ экспериментального характера, направленных на исследование физической природы магнитоакустического эффекта на МЖ в широком диапазоне частот, крайне мало. Эти исследования тем более важны, что в диапа-

Рис. 2.2 Схематическое устройство колебательной системы
Капля МЖ 1 перекрывает сечение стеклянной трубки 2 под действием пондеромоторной силы неоднородного магнитного поля, созданного соосно расположенным кольцевым магнитом 3. Трубка с внутренним диаметром с! припаяна к стеклянному сосуду 4, заполненному воздухом. (Применялись также стеклянные трубки различной длины, запаянные с одного конца). Обе свободные поверхности МЖ - перемычки 5 имеют форму вогнутого мениска, что обусловлено неоднородностью магнитного поля в радиальном направлении. Избыточное давление в газовой полости создавалось двумя способами: путём перемещения поршня при неподвижной магнитной системе и путём перемещения магнитной системы относительно герметично закрытого дна трубки. Преимущество второго способа над первым заключается в возможности достижения полной герметизации изолируемой камеры, однако, при этом некоторое количество жидкости остаётся на внутренней поверхности трубки.