Вязкое трение в коаксиальном слое магнитной жидкости при равномерном поступательном движении стенок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально и теоретически исследовано вязкое трение магнитной жидкости в коаксиальном зазоре между неподвижной немагнитной стенкой трубки и постоянным магнитом, движущимся равномерно и прямолинейно. В рамках модельных представлений о профиле течения Куэтта—Пуазейля с нулевым расходом предложено аналитическое выражение для эффективного коэффициента трения, подтвержденное в серии лабораторных опытов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Иванов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lesnichiy@icmm.ru

Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук

Россия, Пермь

М. А. Косков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: lesnichiy@icmm.ru

Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук

Россия, Пермь

С. А. Сомов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук

Email: lesnichiy@icmm.ru

Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук

Россия, Пермь

Список литературы

  1. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989, 356 с.
  2. Бибик Е.Е., Лавров И.С. Способ получения феррожидкости. Патент СССР № 457666. 1972.
  3. Иванова А.В., Никитин А.А., Абакумов М.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 11. С. 1580.
  4. Ряполов П.А., Соколов Е.А., Калюжная Д.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 348; Ryapolov P.A., Sokolov E.A., Kalyuzhnaya D.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 295.
  5. Bailey R.L. // J. Magn. Magn. Mater. 1983. V. 39. No. 1. P. 178.
  6. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: справочное пособие. Минск, 1988. 184 с.
  7. Quan L., Li D. // J. Sensors. 2014. V. 2014. P. 9.
  8. Rosensweig R.E. // Nature. 1966. V. 210. P. 613.
  9. Evans K.S. Accelerometer incorporating fluid suspended magnet. UK Patent No. 2241785A. 1991.
  10. Takaharu I. Acceleration sensor. EP Patent No. 0293784B1. 1994.
  11. Pristup A.G., Romanov Yu.I. Accelerometer incorporating fluid suspended magnet. EP Patent No. 1640724A1. 2005.
  12. Simonenko D.V., Suprin A.E., Romanov Yu.I. Magnetofluidic accelerometer with active suspension. US Patent No. 0059990A1. 2006.
  13. Pshenichnikov A.F., Ivanov A.S. // Phys. Rev. E. 2012. V. 86. Art. No. 051401.
  14. Ряполов П.А., Полунин В.М., Баштовой В.Г. и др. // Изв. Юго-Запад. гос. ун-та. Сер.: Техн. и технол. 2020. Т. 10. № 4. С. 92.
  15. Ряполов П.А., Полунин В.М., Баштовой В.Г. и др. // Изв. Юго-Запад. гос. ун-та. Сер.: Техн. и технол. 2021. Т. 11. № 1. С. 75.
  16. Raj K. Ferrofluid sensor. DE, FR, UK, IT, SE Patent No. 0857945B1. 1998.
  17. Pristup A.G. Magnetofluidic unidirectional accelerometer. US Patent No. 0214889A1. 2007.
  18. Сайкин М.С., Марков М.Г., Федосеева В.П. Устройство для измерения вибраций. Патент РФ № 198257. 2020.
  19. Raj K., Ionescu C. Ferrofluid inclinometer. Patent US No. 5452520A. 1995.
  20. Сайкин М.С., Морозова Д.Ю. Магнитожидкостное устройство для определения угла наклона. Патент РФ № 166054. 2016.
  21. Смайт В. Электростатика и электродинамика, М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1954. 606 с.
  22. Lagutkina D. Yu., Saikin M.S. // J. Magn. Magn. Materi. 2017. V. 431. P. 149.
  23. Ryapolov P.A., Bashtovoi V.G., Reks A.G. et al. // IEEE Magn. Lett. 2020. V. 11. P. 1.
  24. Бендриков Г.А., Иванов И.В., Карасев М.Д. и др. Теория колебаний. М.: Изд-во МГУ, 1983. 328 с.
  25. Косков М.А., Иванов А.С. // Вестн. Иванов. гос. энерг. ун-та. 2022. № 6. С. 26.
  26. Иванов А.С., Косков М.А. Магнитожидкостное устройство для измерения линейных ускорений и угла наклона. Патент РФ № 2788591C1. 2023.
  27. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989.
  28. Krakov M.S., Nikiforov I.V. // Technical Phys. 2011. V. 56. No. 12. P. 1745.
  29. Сайкин М.С. // Вестн. Иванов. гос. энерг. ун-та. 2010. № 4. С. 44.
  30. Sharova O.A., Merkulov D.I., Pelevina D.A. et al. // Phys. Fluids. 2021. V. 33. No. 8. Art. No. 087107.
  31. Пшеничников А.Ф., Лебедев А.В., Радионов А.В. и др. // Коллоид. журн. 2015. Т. 77. № 2. С. 207; Pshenichnikov A.F., Lebedev A.V., Radionov A.V. et al. // Colloid J. 2015. V. 77. No. 2. P. 196.
  32. Pshenichnikov A.F., Mechonoshin V.V., Lebedev A.V. // J. Magn. Magn. Mater. 1996. V. 161. P. 94.
  33. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.
  34. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1956. 528 с.
  35. Shliomis M.I. // Sov. Phys. Usp. 1974. V. 17. P. 153.
  36. Акимов М.Л., Поляков П.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 2. С. 192; Akimov M.L., Polyakov P.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 82. No. 2. P. 151.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки (а). Заполненный МЖ коаксиальный зазор между магнитом и трубкой с указанием направления основных сил (б).

Скачать (311KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Магнитные тела в осевом разрезе (размеры в миллиметрах) слева и фотография магнитных тел справа.

Скачать (356KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурная зависимость вязкости МЖ. Точки — эксперимент, сплошные линии — аппроксимация по Аррениусу (а). Кривые намагничивания МЖ (б). Точки — эксперимент, сплошная кривая — интерполяция сплайнами. Нумерация кривых, соответствует обозначениям в табл. 1.

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Осциллограмма сигнала B(t) с датчиков Холла в опыте с магнитным телом (рис. 2в) (а), покрытого МЖ № 1; то же в опыте с телом (рис. 2г) (б).

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профиль скорости течения МЖ в коаксиальном зазоре (а) и зависимость коэффициента трения (в единицах ηℓ / m) от отношения радиусов стенок коаксиального зазора R2 = r2 / r1 (б).

Скачать (135KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Лабораторные измерения средней скорости падения магнитных тел из двух дисковых магнитов с немагнитной вставкой (рис. 2б), покрытого МЖ № 1 (а); тела из двух цилиндрических магнитов с алюминиевой вставкой (рис. 2в) покрытого МЖ № 1 и 2 (б); тела из 16 кольцевых магнитов с немагнитными вставками (рис. 2г), покрытого МЖ № 1 (в). Доверительные интервалы соответствуют среднеквадратичному отклонению скорости δυ. Горизонтальная прямая — расчет по формуле (13). Средняя скорость движения и масса слоя МЖ в трубке в зависимости от количества проведенных опытов (г).

Скачать (262KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024