【摘要】：磁性流體是一種既具有固體的磁性又具有液體的流動(dòng)性且對(duì)磁場(chǎng)敏感的液體,因其具有特殊的特性,已被廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑、密封、研磨、分離、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。因此研究磁性流體的流動(dòng)行為對(duì)于工程流體力學(xué)、功能性的體內(nèi)磁性粒子的生物應(yīng)用以及對(duì)于認(rèn)識(shí)一些在力場(chǎng)下流體流動(dòng)行為研究有著重要的意義。隨著液體微尺度流動(dòng)研究工作的大量展開,部分學(xué)者對(duì)磁性流體在微尺度下的流動(dòng)行為進(jìn)行了研究,但主要集中在對(duì)磁性流體的密度、粘度、聚集等情況的理論研究,而對(duì)其在微尺度下的非線性流動(dòng)特征的實(shí)驗(yàn)研究和理論研究工作很少,對(duì)其認(rèn)識(shí)尚未明確。因此本文以微尺度圓管流動(dòng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)不同外加徑向磁場(chǎng)作用下磁性流體在管徑為50-200微米圓管中的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,揭示在微尺度下磁性流體非線性流動(dòng)特征的根本原因。具體內(nèi)容如下：(1)通過(guò)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及其對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)手段和實(shí)驗(yàn)儀器的精確性,進(jìn)而保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。(2)采用材料化學(xué)方法制備出了粒徑均一、分散較好的具有鐵磁性的PAA/Fe3O4磁性微球,并采用改性StOber方法對(duì)磁性PAA/Fe3O4微球進(jìn)行包覆,合成了具有良好分散性和均一性的鐵磁性PAA/Fe3O4@SiO2磁性顆粒。在此基礎(chǔ)上,以丙三醇為基液合成了不同濃度的具有順磁性PAA/Fe3O4@SiO2磁性液體。(3)通過(guò)改變外加徑向磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁性流體的濃度、管徑的大小和管壁的潤(rùn)濕性研究了磁性流體在外加徑向磁場(chǎng)的水平圓管中的平均流速與壓力梯度之間的關(guān)系,得到了以雷諾數(shù)Re約為1.4×10-4為臨界值來(lái)判據(jù)磁性液體在受到外加徑向磁場(chǎng)力的微圓管中流動(dòng)時(shí)是否出現(xiàn)非線性流動(dòng)特征。(4)從考慮磁性力引起的體積力、磁性流體的微可壓縮性和外加徑向磁場(chǎng)力的作用使磁性懸浮液體的粘度發(fā)生改變等方面,對(duì)磁性流體在微圓管中流動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了研究,分析出了外加徑向磁場(chǎng)力的作用使磁性液體的粘度發(fā)生變化是導(dǎo)致磁性液體在受到其作用時(shí)產(chǎn)生非線性流動(dòng)特征的根本原因。(5)以雷諾數(shù)Re約為1.4×10-4為臨界值建立了考慮磁性力引起磁性顆粒不均勻分布的粘度模型,并在此基礎(chǔ)上建立了考慮磁性力引起粘度改變的速度模型,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,確定了模型中的參數(shù),分析驗(yàn)證了此模型能夠反映磁性流體在微尺度下非線性流動(dòng)特征。
【圖文】：

液體受到徑向磁場(chǎng)力的作用，在石英圓管外包覆柱內(nèi)壁為Ｎ極，外壁為Ｓ極逡逑的圓柱形磁場(chǎng)（具體操作步驟將在下一小節(jié)進(jìn)行介紹）。通過(guò)在微管末端連接逡逑的計(jì)量玻璃毛細(xì)管O啿飭苛髁�。诧喛方法壤_跡玻菜荊屏抗艽┕獾縭藉義銜⒘髁坎飭懇塹墓獾綞�，通过栽偲量管中的尿G晃恢么ψ⑷胍桓銎藎義閑緯善航緱媯備杏Φ澆緱媸�，光稻E鼙淮シ�，仪器蓮B氡磣遠(yuǎn)煎義霞剖薄５逼航緱媧锏皆は壬瓚ê玫奈灰屏渴�，光稻E艽シ⑿藕胖罩辜棋義鮮�。根据实验测得诧喛管流体流动位移鞏V奔洌撲慍霾飭抗苤辛魈迤驕義狹魎伲哄義希ǎ玻福╁義顯蠆飭抗苤辛魈宓氖導(dǎo)柿髁課哄義希眩礤澹危ǎ玻梗╁義掀渲校廖飭抗芎嶠孛婷婊義嫌捎諼⒃補(bǔ)苤辛魈宓牧髁坑氬飭抗苤辛魈宓牧髁肯嗟齲潁誨義希掊危ǎ玻保埃╁義霞村危掊澹交哄危ǎ玻�。）辶x細(xì)藎齲幔紓澹睿校錚椋螅澹酰椋歟歟宥芍�，峨s詰冉孛嫖⒃補(bǔ)懿懔髁鞫�，哉洑gㄎ露儒義舷攏⒐艿鬧本丁⒐艸ず推渲械ハ嗔魈宓釀ざ榷際嵌ㄖ

本文編號(hào)：2543249