6533b837fe1ef96bd12a21d3

RESEARCH PRODUCT

Magnētiskā šķidruma pilieni rotējošā laukā: teorija, eksperimenti un simulācijas

subject

description

Magnētiskā šķidruma pilieni ir reizē deformējami un ietekmējami ar ārējo magnētisko lauku, kas tos padara par interesantu materiālu, kas is atradis daudzus pielietojumus mikrofluīdikā. Šajā darbā tiek aplūkota šādu pilienu dinamika rotējošā magnētiskajā laukā. Pilieni tiek pētīti, izmantojot vairākas pieejas - teorētiski, eksperimentāli un izmantojot simulācijas. Kad rotējošais magnētiskais lauks lauks ir vājš un piliena deformācija ir maza, piliena kustība tiek aprēķināta analītiski. Konstatēts, ka piliena formas attīstību laikā regulē trīs nelineāru diferenciālvienādojumu sistēma. Mazo deformāciju tuvinājumā piliena uzvedību kvalitatīvi raksturo viens parametrs, kas ir proporcionāls kapilārajam skaitlim – viskozās berzes un virsmas spraiguma spēku attiecībai. Magnētisko pilienu eksperimentālie novērojumi, kas ir iegūti fāžatdalīta magnētiskā šķidruma paraugam, kvalitatīvi atbilst analītiskajam atrisinājumam, tomēr pastāv ievērojama kvantitatīva nesakritība. Lai aprēķinātu vidēji deformētu pilienu dinamiku, tiek izstrādāta simulācija, kas balstīta uz robeželementu metodēm. Tiek kostatēts, ka ir nepieciešama laba režģa uzturēšana, lai iegūtu precīzus simulācijas rezultātus. Tiek izveidota fāžu diagramma, kas parāda pilienu dinamiku atkarībā no rotējošā lauka intensitātes un frekvences. Visbeidzot, eksperimentāli tiek novērota magnētisko pilienu kolektīvā dinamika. Pie noteikta magnētiskā lauka stipruma un frekvences pilieni veido rotējošus ansambļus ar trīsstūrveida kārtību - divdimensiju rotējošus kristālus. Mazu ansambļu dinamika tiek reproducēta, modelējot pilienus ar punktveida spēka momentiem.