Соколов Евгений Александрович - кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Evgeniy A. Sokolov - Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Senior Lecturer of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Калюжная Дарья Анатольевна - аспирант кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Dariya A. Kalyuzhnaya - Postgraduate Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Ширяев Дмитрий Иванович - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Dmitry I. Shiryaev - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Булгакова Варвара Алексеевна - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Varvara A. Bulgakova - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Маслова Василиса Павловна - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Vasilisa P. Maslova - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Рязанцева Мария Олеговна - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Maria O. Ryazantseva - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Цель. Экспериментально исследовать скорость и ускорение капель воды, всплывающих в объеме магнитной жидкости под действием неоднородного магнитного поля, создаваемого комбинированной системой магнитов, включающей кольцевой постоянный магнит, помещенный на соленоид.
Методы. Эксперименты проводились на установке, разработанной авторами. Сбор данных осуществлялся с применением стандартного измерительного оборудования. Величина напряженности магнитного поля регистрировалась с помощью тесламетра ТПУ-01, оснащенного преобразователем Холла, обеспечивающим высокую точность измерений. Топология магнитного поля была смоделирована численно с использованием пакета конечных элементов FEMM, интегрированного в интерактивную среду MathLab. Данная программная платформа была использована для расчета, последующей обработки и визуализации распределения магнитного поля, создаваемого комбинированной системой магнитов. Обработка изображений движущихся немагнитных включений выполнялась с помощью специализированного программного обеспечения, разработанного авторами в программе NI LabVIEW. Теоретическая интерпретация экспериментальных данных основывалась на положениях физики конденсированного состояния.
Результаты. В ходе экспериментов были получены зависимости координаты, скорости, ускорения дисперсных систем на основе магнитной жидкости и воды от параметров неоднородного магнитного поля, создаваемого комбинированной системой магнитов. Компьютерное моделирование в FEMM позволило оценить топологию магнитного поля, воздействующего на капли воды в объёме магнитной жидкости, и сопоставить расчетные данные с экспериментальными. Установлено, что экспериментальные и теоретические результаты хорошо согласуются.
Вывод. Полученные результаты демонстрируют принципиальную возможность управления динамикой магнитожидкостных сред с помощью неоднородного магнитного поля, создаваемого комбинированной системой магнитов. Это открывает перспективы для создания регулируемых дозаторов и систем получения активных капель.
Purpose. To experimentally investigate the velocity and acceleration of water droplets rising in a volume of magnetic fluid under the influence of a non-uniform magnetic field generated by a combined magnet system, which includes a ring permanent magnet placed on top of a solenoid.
Methods. The experiments were conducted using a setup developed by the authors. Data collection was carried out employing standard measuring equipment. The magnetic field strength was recorded using a TPU-01 teslameter equipped with a Hall probe, which ensures high measurement accuracy. The magnetic field topology was numerically simulated using the FEMM finite element package integrated into the interactive MathLab environment. This software platform was utilized for the calculation, subsequent processing, and visualization of the magnetic field distribution generated by the combined magnet system. Image processing of the moving non-magnetic inclusions was performed using specialized software developed by the authors in the NI LabVIEW environment. The theoretical interpretation of the experimental data was based on the principles of condensed matter physics.
Results. During the experiments, the dependences of the coordinate, velocity, and acceleration of disperse systems based on magnetic fluid and water on the parameters of the non-uniform magnetic field generated by the combined magnet system were obtained. Computer simulation in FEMM made it possible to evaluate the field topology affecting water droplets in the bulk of the magnetic fluid and to compare the calculated data with experimental results. It was found that the experimental and theoretical results are in good agreement.
Conclusion. The obtained results demonstrate the fundamental possibility of controlling the dynamics of magnetic fluid media using the non-uniform magnetic field generated by the combined magnet system. This paves the way for the development of adjustable dispensers and systems for generating active droplets.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.