Форма и устойчивость локального теплопередающего магнитожидкостного покрытия на пластине

Цель. Исследовать форму и устойчивость магнитожидкостного покрытия на плоской поверхности в неоднородном магнитном поле постоянного магнита.
Методы. В экспериментах использованы магнитные жидкости на основе трансформаторного масла ММТ44 и ММТ-21 с намагниченностью насыщения соответственно 43,8 и 21,2 кА/м. Магнитожидкостное покрытие формировалось на поверхности горизонтальной и вертикальной немагнитных пластин в локально неоднородном магнитном поле постоянных магнитов. Источник неоднородного магнитного поля – система из двух магнитов прямоугольной формы. Размер магнитной системы 40×12×10 мм. Максимальные значения напряженности магнитного поля и градиента достигают соответственно 180 кА/м и 8∙104 кА/м2. Проведено исследование формы и устойчивости сидячего и подвешенного магнитожидкостного покрытия при различных ориентациях пластины.
Результаты. Изучена форма и устойчивость магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Установлены экспериментальные зависимости высоты и длины покрытия от объема магнитной жидкости. Установлено, что покрытие может иметь некоторый максимальный объем. При превышении этого объема происходит растекание жидкости по поверхности пластины либо отрыв части объема жидкости. Предельный объем покрытия определяется магнитными характеристиками магнитной жидкости и магнитного поля.
Вывод. Установлена возможность формирования сидячего и подвешенного локального магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Высота и длина магнитожидкостного покрытия на пластине зависят от объема магнитной жидкости, а также от характеристик магнитной системы и намагниченности магнитной жидкости. Полученные результаты могут быть использованы при формировании магнитожидкостных покрытий охлаждаемых участков нагретых поверхностей.

1. Кутателадзе С. С., Накоряков В. Е.. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1984. 302 с.

2. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. 5-е изд., стер. М.: АРИС, 2014. 417 с.

3. Rosensweig R. E. Ferrohydrodynamics. Cambridge, USA: Cambridge University Press, 1985. 344 p.

4. Баштовой В. Г., Берковский Б. М., Вислович А. Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М.: ИВТАН СССР, 1985. 188 с.

5. Берковский Б. М., Медведев В. Ф., Краков М. С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. 240 с.

6. Magnetic fluids and applications handbook / editor-in-chief: B.Berkovski, ed. V. Bashtovoi. New York, USA: Begell House Inc. Publishers, 1996. 851p.

7. Рекс А. Г. Некоторые вопросы механики магнитожидкостных систем со свободной поверхностью. Минск: Белорус. нац. техн. ун-т, 2005. 256 с.

8. Nonlinear waves on the magnetic fluid surface / V. Bashtovoi, A. Reks, E. Taits, R. Foiguel // J. Magnetism and Magnetic Materials. 1987. Vol. 65. P. 321–323.

9. Баштовой В. Г., Краков М. С., Рекс А. Г. Неустойчивость плоского слоя магнитной жидкости в закритической области магнитного поля // Магнитная гидродинамика. 1985. № 1. С. 19–24.

10. А.С. 1472746 СССР, МПК F28F 13/02. Способ регулирования теплообмена / В. Г. Баштовой, Ю. А. Волков, Н. Е. Волкова, А. Г. Рекс, Е. М. Тайц, В. А. Чернобай (СССР). № 4153563/24-06; заявл. 01.12.86; опубл. 15.04.89, Бюл. № 14.

11. Баштовой В. Г., Краков М. С., Тайц Е. М. Управление теплообменом в системах с границей раздела магнитной и немагнитной жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1989. № 4. С. 60–66.

12. Баштовой В. Г., Волкова О. Ю., Рекс А. Г. Влияние ориентации магнитного поля на процесс теплопереноса при кипении магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1992. № 2. С. 27–31.

13. Controlled heat transfer in two-component magnetofluid systems / V. Bashtovoi, S. Pogirnitskaya, A. Reks, O. Volkova // J. Magnetism and Magnetic Materials. 1993. Vol. 122. P. 309– 311.

14. Bashtovoi V., Chernobai V. Nguyen Quyet Thang. Experimental study of heat transfer control in rectangular channel with magnetofluid coating // J.Magnetism and Magnetic Materials. 1993. Vol. 122. P. 294–296.

15. Агеев В. А., Белыбердин В. В., Веприк И. Ю. Конвекция магнитных жидкостей в неоднородных магнитных полях // Магнитная гидродинамика. 1990. № 2. С. 61–65.

16. Krakov M. S., Nikiforov I. V., Kamiyama S. Three-dimensional thermomagnetic convection in a cubic cavity in the presence of an external uniform magnetic field // Magnetohydrodinamics. 2004. Vol. 40, no. 3, P. 285–296.

17. Koskov M. Technical framework for studying thermomagnetic convection in an extended closed loop // Magnetohydrodinamics 2022. Vol. 58, no. 3. P. 267–274.

18. Patent 5,135,048 US. Active temperature differential control / Behrle R., Lenski H. Appl. 12, Aug. 4, 1992; Aug. 4, 1992.

19. А.С. 697916 СССР, МКЛ G01N 29/04. Способ создания акустического контакта при ультразвуковых измерениях / А. Р. Баев, В. Г. Баштовой, Г. Е. Коновалов, П. П. Прохоренко, Н. В. Дежкунов (CCCР). № 2603751/25-28; заявл. 13.04.78; опубл. 15.11.79, Бюл. № 42.

20. А.С. 904009 СССР, МПК Н01Р 1/66. Коммутационное устройство / Н. А. Дубровин, Н. И. Дюповкин, Ю. А. Митькин, Д. В. Орлов (СССР). № 29377599; заявл. 06.10.80; опубл. 02.07.82, Бюл. № 5.

21. Корделюк А. С., Краков М. С. Влияние формы магнитожидкостного покрытия на гидравлическое сопротивление круглых труб // Магнитная гидродинамика. 1989. № 4. С. 112–117.

22. Topological instability of semi-bounded magnetic fluid drop under influence of magnetic and ultrasound fields / V. Bashtovoi, A. Reks, A. Baev, Al-Jhaish Taha Malik Mansoor // J. Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 431. P. 42–45. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm. 2016.09.055.

23. Бушуева К. А., Костарев К. Г., Шмырова А. И. Деформация капли феррожидкости, лежащей на жидкой подложке, в однородном вертикальном магнитном поле // Конвективные течения. 2015. № 7. С. 143–157.

24. Патент 18260 Республики Беларусь, МПК Н01F1/44, C016G 49/08. Способ получения магнитной жидкости / Сулоева Л. В., Баштовой В. Г., Рекс А. Г., Моцар А. А., Кужир П. П. № 20120314; заявл. 02.03.2021; опубл. 30.14.2013.