Адрес для переписки:Баштовой Виктор Григорьевич –Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика БеларусьТел.: +375 17 237-33-03bashv@rambler.ru
Address for correspondence:Bashtovoi Viktor G. -Belаrusian National Technical University,65/2, Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 237-33-03bashv@rambler.ru
г. Минск
Minsk
г. Минск
Minsk
Работа посвящена экспериментальному исследованию процесса растворения магнитной жидкости в немагнитном растворителе под действием однородного магнитного поля. Экспериментально установлено, что в объеме магнитной жидкости, окруженном смешивающейся с ней жидкостью-растворителем, под действием однородного магнитного поля возникает механическое движение, приводящее к деформации этого объема. Первоначально осесимметричный объем жидкости принимает эллипсоидальную форму и удлиняется вдоль направления магнитного поля. Основной причиной этого движения являются перепады давления в магнитной жидкости, вызванные скачками и неравномерностями магнитного поля на границе раздела магнитных и немагнитных сред. Одновременно с механическим движением происходит диффузионное растворение магнитной жидкости, которое также сопровождается движением диффузионного фронта на границе раздела жидкостей. Возникающие при этом градиенты концентрации магнитных частиц вызывают градиенты намагниченности жидкости и, как следствие, градиенты напряженности магнитного поля. В совокупности это приводит к возникновению объемной магнитной силы в магнитной жидкости и связанных с ней градиентах давления. Установлены основные закономерности этого процесса: зависимость изменения геометрических характеристик объема и скорости его деформации от времени. Показано, что на начальном этапе процесса скорость механического движения границ объема магнитной жидкости значительно превышает скорость движения диффузионного фронта. Так, начальная скорость механического удлинения капли в условиях эксперимента составляет 0,25 мм/мин, а скорость распространения диффузионного фронта 0,08 мм/мин. Со временем эти процессы замедляются и прекращаются, когда объем магнитной жидкости полностью растворяется. При этом механическое удлинение капли прекращается первым и в рассматриваемом случае занимает порядка десятка минут.
The work is devoted to an experimental study of the process of dissolution of a magnetic fluid in a nonmagnetic solvent under the action of a uniform magnetic field. It is experimentally established that in a volume of magnetic fluid surrounded by a miscible solvent fluid, under the action of a uniform magnetic field, a mechanical movement arises, triggering deformation of this volume. Initially, the axisymmetric volume of the fluid takes an ellipsoidal shape, lengthening along the magnetic field direction. The main reason for this movement is the pressure differences in the magnetic fluid, caused by jumps and nonuniformities of the magnetic field at the interface between magnetic and nonmagnetic media. Simultaneously with the mechanical motion, the diffusion dissolution of the magnetic fluid occurs, which is also accompanied by the motion of the diffusion front at the interface between the fluids. The concentration gradients of magnetic particles that arise in this case cause gradients of the magnetization of the fluid and, as a consequence, gradients of the magnetic field intensity. Together, this triggers the appearance of a bulk magnetic force in the magnetic fluid, and the pressure gradients associated with it. The main regularities of this process have been established, viz. the dependence of change of the geometric characteristics of the volume and its deformation rate on time. It is shown that at the initial stage of the process, the rates of mechanical movement of the boundaries of the magnetic fluid volume are much higher than the rates of movement of the diffusion front. Thus, the initial rate of mechanical elongation of the droplet under the experimental conditions is 0.25 mm/min, and the diffusion front rate is 0.08 mm/min. Over time, these processes slow down and stop when the volume of the magnetic fluid is completely dissolved. Herewith, the mechanical elongation of the drop is the first to stop and, in the case under consideration, takes about ten minutes.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.