Хохрякова Кристина Андреевна, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории динамики дисперсных систем
ул. Академика Королева, д. 1, г. Пермь 614018
Christina A. Khokhryakova, Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Researcher at the Laboratory of Disperse Systems Dynamics
1 Academika Koroleva Str., Perm 614018
Цель данной работы – экспериментально изучить процесс распада горизонтального слоя магнитной жидкости, лежащего на твердой и жидкой не смачиваемой подложке, на упорядоченную систему капель под воздействием вертикального пространственно однородного магнитного поля.
Методы. В эксперименте исследуемые жидкости в виде двухслойной системы, заполняющей цилиндрическую стеклянную кювету, помещались на горизонтальную площадку в центре катушек Гельмгольца, подключенные к источнику постоянного тока. Развитие неустойчивости свободной поверхности слоя магнитной жидкости отслеживалось с помощью скоростной цифровой видеокамеры, установленной сверху над системой катушек.
Результаты. Определена зависимость критической напряженности магнитного поля от толщины разрываемого слоя и магнитной восприимчивости магнитной жидкости, расположенной как на твердой, так и на жидкой подложке. По сравнению со случаем твердой подложки разрыв слоя магнитной жидкости на жидкой подложке происходил при меньших значениях критической напряженности поля. При этом развитие неустойчивости свободной поверхности слоя магнитной жидкости на твердой подложке происходит при напряженностях поля, в два раза больших напряженности неустойчивости межфазной поверхности слоя на жидкой подложке.
Заключение. Использование жидкой подложки позволяет разорвать такие слои магнитной жидкости, деформация которых на твердой подложке ограничивается лишь периодическим возмущением поверхности. Величина критической напряженности, приводящей к разрушению сплошного слоя на жидкой подложке, увеличивается с ростом толщины этого слоя. Возрастание магнитной восприимчивости магнитной жидкости ведет к снижению величины критической напряженности поля.
The purpose of this work is to experimentally study the process of decomposition of a horizontal layer of a magnetic fluid lying on a liquid non-wettable substrate into an ordered system of drops under the influence of a vertical magnetic field.
Methods. In the experiment, the studied liquids in the form of a two-layer system filling a cylindrical glass cuvette were placed on a horizontal platform in the center of the Helmholtz coils connected to a direct current source. The development of magnetic fluid layer free surface instability was monitored using a high-speed digital video camera installed at the top of the coil system.
Results. The dependence of the critical strength of the magnetic field on the thickness of the torn layer and the magnetic susceptibility of the magnetic fluid is determined. The obtained experimental data are compared with the results of existing theoretical studies of the instability of the magnetic fluid layer. Compared to the case of a solid substrate, the rupture of the magnetic fluid layer on a liquid substrate occurred at lower values of the critical field strength. In this case, the development of instability of the free surface magnetic fluid layer on a solid substrate occurs at field strengths twice as high as the instability strength of the interface of the layer on a liquid substrate.
Conclusion. The use of a liquid substrate makes it possible to break such layers of the magnetic fluid, the deformation of which on a solid substrate is limited only by a periodic perturbation of the surface. The magnitude of the critical strength leading to the disintegration of a continuous magnetic fluid layer on a liquid substrate increases with increasing thickness of this layer. An increase in the magnetic susceptibility of the magnetic fluid leads to a decrease in the critical field strength.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.