Соколов Евгений Александрович, аспирант кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Evgeny A. Sokolov, Post-Graduate Student of the Department of Nanotechnology, Micro- electronics, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Калюжная Дарья Анатольевна, магистрант кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Daria A. Kalyuzhnaya, Undergraduate of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Рекс Александр Георгиевич, доктор физикоматематических наук, профессор, профессор кафедры ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»
пр. Независимости 65, г. Минск 220013
Alexander G. Reks, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Professor, Professor of the UNESCO Chair "Energy Saving and Renewable Energy Sources"
65 Nezavisimosti Ave., Minsk 220013
Каленчук Валерий Иванович, лаборант, студент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Valery I. Kalenchuk, Laboratory Assistant, Student of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Жуков Григорий Алексеевич, лаборант, студент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Grigory A. Zhukov, Laboratory Assistant, Student of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Политов Роман Евгеньевич, лаборант, студент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Roman E. Politov, Laboratory Assistant, Student of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Ряполов Петр Алексеевич, доктор физико- математических наук, доцент, декан естественно-научного факультета
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Petr A. Ryapolov, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Dean of the Faculty of Natural Sciences
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Цель. Разработать способ генерации активных пузырьков и капель, содержащих немагнитное ядро и оболочку из магнитной жидкости, а также исследование влияния магнитного поля на их динамику.
Методы. Эксперименты проводились на экспериментальной установке для исследования динамики капельного и пузырькового течения в магнитных жидкостях, разработанной на основе известных методов. В качестве источника неоднородного магнитного поля использовался кольцевой постоянный магнит, помещенный сверху электромагнита. Для исследования влияния внешнего магнитного поля на динамику пузырьков или капель использовался постоянный магнит. Подача немагнитной фазы в канал осуществлялась с помощью шприцевого насоса. Динамика капельных и пузырьковых течений фиксировалась в проходящем свете осветителя с помощью высокоскоростной камеры (Nikon 1).
Результаты. Проведены исследования динамики активных пузырьков и капель, образующихся в неоднородном поле кольцевого магнита путем введения немагнитной фазы в магнитную жидкость. Изучено влияние конфигурации магнитного поля на скорость, ускорение и размер активных капель. Показано явление самоорганизации пузырьков на поверхности масляного слоя и влияние на образующиеся включения внешнего магнитного поля.
Вывод. В процессе проведения эксперимента установлено, что отделение немагнитных капель и пузырьков происходит из левитирующего немагнитного объема. Размер и динамику пузырьков и капель можно контролировать с помощью внешнего магнитного поля. При увеличении тока скорость капель увеличивается, ускорение уменьшается, размер уменьшается. Это объясняется изменением конфигурации поля, создаваемого комбинированным источником магнитного поля. При явлении самоорганизации немагнитных пузырьков, покрытых магнитной оболочкой, можно заметить, что их диаметр уменьшается с увеличением концентрации магнитной жидкости, а толщина оболочки увеличивается. Внесение магнита в направлении пузырьков делает магнитную оболочку пузырьков тоньше, что приводит к дальнейшему разрушению пузырьков в тех случаях, когда они покрыты оболочкой малоконцентрированной МЖ. В случае пузырьков, покрытых оболочкой концентрированных магнитных жидкостей, они не разрушаются.
Purpose. To develop a method for generating active bubbles and droplets containing a non-magnetic core and a shell of magnetic fluid, as well as to study the influence of the magnetic field on their dynamics.
Methods. The experiments were carried out on an experimental setup for studying the dynamics of droplet and bubble flow in magnetic liquids, developed based on known methods. An annular permanent magnet placed on top of an electromagnet was used as a source of an inhomogeneous magnetic field. A permanent magnet was used to study the effect of an external magnetic field on the dynamics of bubbles or droplets. The supply of the non-magnetic phase into the channel was carried out using a syringe pump. The dynamics of droplet and bubble flows were recorded by the passing light of the illuminator using a high-speed camera (Nikon 1).
Results. Studies of the dynamics of active bubbles and droplets formed in an inhomogeneous field of an annular magnet were carried out by injection a non-magnetic phase into a magnetic liquid. The influence of the magnetic field configuration on the velocity, acceleration, and size of active droplets has been studied. The phenomenon of selforganization of bubbles on the surface of the oil layer and the influence of an external magnetic field on the resulting inclusions are shown.
Conclusion. During the experiment, it was found that the separation of non-magnetic droplets and bubbles occurs from a levitating non-magnetic volume. The size and dynamics of bubbles and droplets can be controlled using an external magnetic field. As the current increases, the droplet velocity increases, the acceleration decreases, and the size decrease. This is due to a change in the configuration of the field created by the combined magnetic field source. With the phenomenon of self-organization of non-magnetic bubbles covered with a magnetic shell, it can be noticed that their diameter decreases with increasing concentration of magnetic fluid and the thickness of the shell increases. The application of a magnet in the direction of the bubbles makes the magnetic shell of the bubbles thinner, which leads to further destruction of the bubbles in cases when they are covered with a shell of low-concentrated MF. In the case of bubbles covered with a shell of concentrated magnetic liquids, they do not collapse.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.