В НИИ механики МГУ продемонстрировали, как кривая намагничивания магнитной жидкости, измеренная разными методами, влияет на численный расчет формы поверхности жидкости. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
Выводы ученых помогут точнее проектировать устройства, использующие магнитные жидкости, — от герметизаторов, клапанов и насосов до систем управления тепло- и массопереносом.
Магнитные жидкости – это коллоидные растворы ферромагнитных частиц (d ≈ 10 нм), покрытых слоем поверхностно-активного вещества, в некоторой жидкости-носителе. Их главное свойство – намагничиваться в приложенном магнитном поле. Обычно для измерения намагниченности используются классические методы: вибрационный или баллистический. Тем не менее их использование с жидкими образцами более ограничено и может приводить к серьезным методическим ошибкам. Зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля (кривая намагничивания) является материальным уравнением, необходимым для расчета магнитной силы, действующей на магнитную жидкость.
«Совместно с коллегами из ЦКП Красноярского научного центра СО РАН, ИМСС УрО РАН в Перми и БНТУ в Минске мы измерили намагниченность одного и того же образца магнитной жидкости тремя методами. Была получена большая вариативность данных измерений, значительно превышающая ожидаемую погрешность измерений. Далее было изучено, как кривая намагничивания влияет на численный расчет формы поверхности магнитной жидкости. Оказалось, что важные параметры, например, критическое значение магнитного поля, при котором жидкость теряет устойчивость, не могут быть рассчитаны с точностью лучше 10% из-за влияния неопределенности в выборе кривой», – поясняет автор работы, старший научный сотрудник НИИ механики МГУ Александра Виноградова.
Основная идея этого исследования может быть полезна как при выборе метода измерения намагниченности магнитной жидкости, так и при численном моделировании задач, в которых рассчитываются формы поверхности магнитной жидкости. Расчет формы поверхности магнитной жидкости требуется в задачах, связанных с ее поведением под воздействием магнитных полей, а также при проектировании технических устройств, использующих свойства магнитных жидкостей для управления процессами тепло- и массопереноса, в герметизаторах, клапанах, насосах и др.