Исследование упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Коварда Владимир Васильевич

ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГО-ДИССИПАТИВНЫХ СВОЙСТВ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С МАГНИТОЖИДКОСТНЫМ ИНЕРТНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

)

/

КУРСК 2005

Работа выполнена на кафедре физики

Курского государственного технического университета

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор

Полунин Вячеслав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Родионов Александр Андреевич кандидат физико-математических наук, доцент Болотников Михаил Феликсович

Ведущая организация Институт механики сплошных сред

УрО РАН, г. Пермь

Защита состоится 16 декабря 2005 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета К 212.105.03 при Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ Автореферат разослан 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,, кандидат физико-математических наук /0е* Рослякова Л.И.

О^У^е^ Рос

zoob-A 2/S69/?

WM

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Создание магнитных коллоидов относится к числу наиболее значительных достижений нано-технологий. Благодаря уникальному сочетанию «взаимоисключающих» физических свойств таких как текучесть и высокая намагниченность магнитные коллоиды (магнитные жидкости (МЖ)) широко применяются в различных областях техники: магнитожидкост-ные уплотнения, наполнители зазоров магнитных головок громкоговорителей, управляемые акустические контакты, датчики угла наклона.

В большинстве устройств магнитный коллоид служит наполнителем межполюсных зазоров или оболочек, размещенных в межполюсной области частично заполненных воздухом. Удерживаемая неоднородным магнитным полем капля МЖ, подпружиненная изолированной газовой полостью, способна совершать резонансные колебания, которые в свою очередь могут существенно повлиять на технические характеристики устройств. Упруго-диссипативные свойства такой колебательной системы определяются прежде всего неньютоновским характером сдвиговой вязкости реальных магнитных коллоидов, а также особенностями протекания процессов межфазного теплообмена, магни-тодиффузией и агрегированием диспергированных ферромагнитных частиц.

Между тем особенности реологии МЖ являются следствием структурных перестроек частиц дисперсной фазы: образование квазисферических агрегатов, цепей, капель с высокой концентрацией феррофазы.

Экспериментальными и теоретическими исследованиями, проведенными Me J.P. Taque, W.F. Hall, Е.Е. Бибиком, М.М. Майоровым, А.Ф. Пшеничниковым, В.А. Налетовой, Ю.Д. Варламовым, А.Б. Каплуном, М.И. Шлиомисом, С.И. Мартыновым, показано, что магнитные коллоиды характеризуются дополнительной структурной вязкостью. Однако традиционные методы исследования реологических< свойств неньютоновских жидкостей, основанные на использовании капиллярных и ротационных вискозиметров, измерении времени падения тел различной формы в жидкости, характеризуются разбросом экспериментальных данных, обусловленным существо] awKV |»М|ШШ<ЛЫ1адЙфекта» (за-

БНБЛМОТЕКА ]

СЯт1Q*Hót\ —

висимостью результатов от соотношения линейных размеров агрегатов и диаметра капилляра (ширина щели)). Поэтому тематика исследований, посвященная разработке оригинальной вибрационной методики изучения реологических свойств магнитных коллоидов и формированию адекватных физических представлений о природе упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом, является достаточно актуальной.

Цель работы заключается в разработке методики экспериментального исследования упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом в виде столбика магнитной жидкости в трубке с магнитной стабилизацией положения равновесия, направленной на вычленение вкладов в диссипацию колебательной энергии механизмов вязкого трения и межфазного теплообмена, и сравнении выводов классической теории с результатами эксперимента.

Задачи исследования:

- разработать методику экспериментального исследования и создать экспериментальную установку, позволяющую производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с вариацией площади поверхности теплопереноса, а также с возможностью намагничивания магнитной жидкости в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, магнитной стабилизации положения равновесия и размещения индукционного контура как нормально, так и коллинеарно гидродинамическому потоку.

- установить участок линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента (МЖ - столбик, МЖ - перемычка) - амплитуда индуцируемой ЭДС».

- провести измерения частоты и коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ - столбика, намагниченного в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с вариацией площади поверхности теплообмена и способа стабилизации положения равновесия.

- провести измерения параметров «вспомогательного» назначения: плотности, сдвиговой вязкости используемых образцов МЖ, их намагниченности в магнитном поле, распределение напряженности поля по оси трубки.

- на основе анализа полученных данных сделать вывод о пригодности приближенной модельной теории пондеромоторной упругости.

- сравнить результаты расчетов коэффициента затухания колебаний по формулам Гельмгольца и Пуазейля с опытными данными, на основании чего сделать вывод об адекватности теоретической модели.

- рассмотреть возможность применения результатов НИР при изучении студентами технических университетов раздела курса физики «колебания и волны».

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

- разработана методика экспериментального исследования и создана экспериментальная установка, позволяющая производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с вариацией площади поверхности межфазного теплообмена, с возможностью намагничивания магнитного коллоида в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с магнитной стабилизацией положения равновесия несколькими способами и с размещением индукционного контура как нормально, так и коллинеарно гидродинамическому потоку.

- установлен участок линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента - амплитуда индуцируемой ЭДС».

- впервые проведены измерения частоты и коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ-столбика, намагниченного в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с вариацией площади поверхности теплообмена и способа магнитной стабилизации положения равновесия.

- показано, что вклад в экспериментальное значение коэффициента затухания колебаний механизма межфазного теплообмена относительно мал.

- установлены частотная и полевая зависимости эффективной вязкости магнитных коллоидов.

отмечена неадекватность выводов классической теории диссипативным свойствам колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом. Автор выносит на защиту:

1. Методику измерения коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертным элементом, намагничиваемым в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле с вариацией площади поверхности межфазного теплообмена и способа магнитной стабилизации положения равновесия.

2. Наличие участка линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента - амплитуда индуцируемой ЭДС».

3. Результаты экспериментального исследования частотной и полевой зависимости коэффициента затухания колебательной системы с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ-столбика, положение равновесия которого стабилизировано различными вариантами магнитной подвески.

4. Вывод, основанный на сравнении расчетного значения с опытными данными для МЖ-столбика, заключенного в межполюсном зазоре, о пригодности для предварительной оценки коэффициента пондеромоторной упругости соотношения, полученного на основе приближенной модельной теории.

5. Вывод о преобладающей роли в диссипации колебательной энергии исследуемой системы механизма вязкого трения.

6. Сравнение результатов измерений коэффициента затухания колебаний системы с магнитожидкостным инертным элементом с выводами классической теории.

Достоверность экспериментальных исследований подтверждается: проведением опытов с использованием надежной экспериментальной методики; использованием поверенной измерительной техники; получением большого массива экспериментальных данных; совпадением данных нескольких независи-

мых между собой экспериментов, проведенных на одних и тех же образцах; удовлетворительным согласием между выводами модельной теории и результатами полученными экспериментально.

Научная и практическая ценность диссертации заключается в том, что разработанный метод индикации колебаний магнитожидкостного инертно-вязкого элемента, полученные экспериментальные и теоретические результаты могут быть полезны при проектировании новых и модернизации известных устройств, использующих магнитные жидкости, например, при проектировании и эксплуатации магнитожидкостных датчиков угла наклона и герметизаторов, они могут найти также применение в учебном процессе при изучении раздела физики «Колебания и волны».

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на 11 -ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (Иваново, 2004 г), на 13-ой и 15-ой сессиях Российского акустического общества (Москва, 2002 г., Н.Новгород 2004 г.), VI и VTI Международных научно-технических конференциях «Вибрационные машины и технологии» (Курск, 2003 и 2005 гг.), ХХХП вузовской научно-технической конференции в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 2004 г.), X Международной конференции «Современные технологии обучения «СТО-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.), VI Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов» (Воронеж, 2005 г.), 11-ой Всероссийской научной конференции студентов физиков (Екатеринбург, 2005 г.).

Публикации: основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 15 работах.

Личный вклад автора: разработана методика экспериментального исследования, создана установка, позволяющая производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с возможностью намагничивания магнитной жидкости в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле; выполнены весь объем запланированных измерений, обработка и анализ полученных экспериментальных данных; предложена гипотеза для объяснения

причины «сверхклассического» затухания колебаний; сформулированы положения, выносимые на защиту.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 123 страницах и содержит 25 рисунков, 25 таблиц и 101 наименование цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследования и основные положения, выносимые на защиту. Показаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В главе 1 диссертации дается обзор ранее опубликованных работ. Особое внимание уделено работам, посвященным теоретическому и экспериментальному исследованию реологических свойств МЖ, а также параметров колебательной системы. На основании выполненного литературного обзора сделаны выводы и обозначены проблемы, требующие своего решения.

В главе 2 описана методика экспериментального исследования и экспериментальная установка, позволяющая производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы Р с вариацией площади поверхности теплопереноса, а также с возможностью намагничивания магнитной жидкости в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, магнитной стабилизации положения равновесия и размещения индукционного контура как нормально, так и коллинеарно гидродинамическому потоку.

Схематическое изображение установки показано на рис.1. МЖ 1 частично заполняет стеклянную трубку 2 диаметром с! = 13,6 мм и при этом перекрывает газовую полость у основания трубки 3. Трубка зафиксирована в держателе 4 и опирается на латунную опорную платформу 5. Ударный механизм, состоящий из грузика 6, подвешенного на леске перекинутой через блок 7, выводит стол-^ бик МЖ из положения равновесия. Кольцевой магнит 8 стабилизирует нижнюю л поверхность столбика жидкости. Внутри кольцевого магнита вмонтирована катушка индуктивности 9. С катушки индуктивности электромагнитный импульс

поступает на вход осциллографа 10. Изображение осциллограммы снимается

цифровой видеокамерой 11 и поступает в компьютер 12 для последующей обработки и анализа. Поперечное к гидродинамическому потоку магнитное поле создается между полюсами 13 электромагнита. Перед ударом держатель трубки 4 поднят на высоту Д, фиксируемую с помощью индикатора 14. В части опытов столбик МЖ удерживался поперечным к гидродинамическому потоку магнитным полем электромагнита, при этом индукционный контур располагается колли-

неарно гидродинамиче-Рис. 1. Блок-схема экспериментальной установки

скому потоку.

Дается характеристика магнитных полей, создаваемых электромагнитом. Измерения времени и амплитуды колебания выполняются непосредственно с осциллограммы на экране монитора при помощи программы Corel DRAW. Опытным тестированием показано, что погрешность измерения частоты колебаний v не превышает 5% и, что при вероятности 0,95 доверительный интервал измерения коэффициента затухания колебаний р составляет 94-10 %.

Для исследования линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостной перемычки - амплитуда индуци-

руемой ЭДС" в экспериментальной установке трубка с запаянным дном заменена колбой объемом 0,5 л. При подъеме колбы на высоту Аг перемычка смещается относительно положения равновесия на причем & = ^ ^ .

Здесь ке и кр - коэффициенты газовой и пондеромоторной упругости, вычисляемые по формулам В.М. Полунина:

(1)

ке =рес2 •—, 8 8 Vo

кр =ц0 ^

Ь

г=—+а 2

Ь

г=—+а 2

(2)

где рЕ - плотность газа, с - скорость звука в вакууме, 5 - площадь поперечного сечения трубки, У0 - объем газовой полости, ц0 - магнитная постоянная, Нг и Мг - осевые составляющие напряженности магнитного поля и намагниченности жидкости на открытой поверхности капли МЖ , % - локальная магнитная восприимчивость, Ь - средняя толщина перемычки, а - смещение перемычки. Ось 2 совпадает с осью кольцевого магнита.

При резком возвращении колбы в исходное положение в силу инертности

перемычка оказывается

в™мВ 12 — смещенной относительно

положения равновесия на ¿г, что предопределяет развитие колебательного процесса. Зависимость

5

средней амплитуды первого периода колебаний ет от Аг показана на рис. 2.

2 з

Д2, ММ

Рис.2. Зависимость ет(Аг) для МЖ-4

Верхняя граница динамического диапазона исследуемой колебательной системы составляет ~2,7 мм для МЖ-3 и 3,5 мм для МЖ-4.

В главе 3 даны основные характеристики исследованных образцов магне-титовых магнитных жидкостей на основе керосина и силоксана (табл. 1), изме-

ренные по традиционным методикам при температуре 20"С.

Таблица 1

образец Жидкость-носитель р, кг/м3 м„ кА/м X ф, % Tls,Пас

МЖ-1 Керосин 1345 - - 8,8 3,1- 10J

МЖ-2 Керосин 1294 52 6,3 7,3 3,9- 10J

МЖ-3 Керосин 1294 52 6,3 7,3 3,5- 10J

МЖ-4 Керосин 1499 60 7,5 10,2 8,1- 103

МЖ-5 Керосин 1500 60 - 10,2 12- 10'3

МЖ-6 Силоксан ПЭС-В-2 1400 40 - - 500- 10"3

В табл. 1 р - плотность магнитного коллоида, Ms - намагниченность насыщения, х - начальная магнитная восприимчивость, t|s - статическая вязкость, ф - объемная концентрация твердой фазы.

В табличной форме приведены результаты измерений коэффициента затухания и частоты колебаний системы с магнитожидкостным инертным элементом от напряженности магнитного поля и объема воздушной полости, изолированной магнитожидкостным столбиком, проведенных при температуре 20±ГС.

В силу очень быстрого затухания колебаний системы при использовании образца МЖ-6 можно было получить лишь грубо оценочное значение коэффициента затухания 45 - 50 (с') на частоте 28 Гц.

Результаты измерений коэффициента затухания, полученные при стабилизации положения равновесия различными способами и при двух различных способах размещения индукционного контура в пределах погрешности измерений 7-10 % совпадают между собой.

В главе 4 дан теоретический анализ результатов эксперимента, позволивший обосновать предполагаемые физические механизмы формирования упру-гостных и диссипативных свойств колебательной системы.

Э.С-

16 16 14

12 10 8 6 4 2 0

* *---- " —»

-1

141

12

♦ МЖ-1 10

■ МЖ-3 8

« МЖ-4 6

х Ш<-5 4

2

0

100

200

300

400

Н, кА/м

20

50 V. Ги

Рис. 4. Зависимость (3(у) для МЖ-

Рис. 3. Зависимость Р(Н).

На рис. 3 представлена зависимость коэффициента затухания колебаний Р от напряженности магнитного поля Н, при подвеске столбика МЖ между полюсами электромагнита. Зависимость Р(Н) для менее концентрированных коллоидов характеризуется положительной производной.

На рис. 4 представлена аппроксимированная прямая экспериментальной зависимости Р(у) для МЖ-3, полученной при стабилизации положения равновесия столбика МЖ кольцевым магнитом.

Результаты измерения р на частоте 32 Гц, полученные для МЖ-3 двумя разными способами стабилизации (рис. 3 и 4), в пределах погрешности измерений совпадают, что подтверждает достоверность результатов измерений.

Приближенная оценка вклада в коэффициент затухания механизма межфазного теплообмена выполнена по формуле И.А. Чабан для безразмерного коэффициента затухания колебаний д сферической газовой полости в жидкости:

4л/«Л„ '

(3)

где у\ - Ср,1С„1 - отношение теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме газа, (¡// - коэффициент тепмпературопроводности газа, со - круговая частота, радиус пузырька газа в жидкости.

Расчетное значение коэффициента затухания рт составляет 0,38 с"1, что оказывается на порядок меньше экспериментального значения и лежит в пределах погрешности измерений.

Для более надежной оценки вклада в диссипацию упругой энергии механизма межфазного теплообмена был поставлен специальный эксперимент, в котором используются методики наращивания площади межфазной поверхности и полного исключения данного механизма. В таблице 2 представлены экспериментальные данные, полученные из опытов с МЖ-3 при различной площади межфазного теплообмена.

Таблица 2

Площадь межфазной поверхности, мм2 V, Гц др

с' %

Свободная поверхность донышка 750 26,2 5,5 - -

стеклянный порошок на поверхности донышка 1550 21,3 6,0 0,5 9

кварцевый песок на поверхности донышка 1550 22,9 5,8 0,3 5,5

В случае трубки, открытой с обеих сторон, формула для приближенной теоретической оценки частоты колебаний имеет вид:

1

2л]/ рЬ

где р - плотность МЖ, Мг - локальная намагниченность, С - градиент напряженности магнитного поля у верхней (нижней) свободной поверхности МЖ-столбика, Ь - высота столбика МЖ.

В таблице 3 представлены экспериментальные и расчетные значения исследуемых параметров, коэффициенты к£ и кр рассчитаны по формулам (1) и (2). Экспериментальный коэффициент упругости определялся по формуле:

*«» =4тг2У2/Я, где ш - масса магнитожидкостного инертного элемента.

Таблица 3

Объем газовой полости н, кА/м V, Гц V,, Гц Р, с"1 К с"' кр, Н/м Н/м ^эксп » Н/м

Удлиненный в 6,5 раз столбик газовой полости (по сравнению с начальной высотой 15 мм) 52 14,8 15 5,7 1,7 16 196 211

Открытая с обоих концов трубка 214 7,7 8,6 4,1 1,2 72 - 57

247 8,9 9,5 4,7 1,3 87 - 76,3

457 12,1 6,4 1,5 - 141

На основании данных таблицы 3 можно сделать вывод о пригодности приближенной модельной теории пондеромоторной упругости. В условиях эксперимента на величину коэффициента затухания р не оказывает влияние процесс межфазного теплообмена, преобладающую роль в диссипации упругой энергии играет механизм вязкого трения.

Если длина окружности, охватывающей боковую поверхность жидкого

столбика, существенно больше длины вязкой волны X (Я = ), то коэф-

фициент затухания находится по формуле Гельмгольца:

о 2 \щу

Исходя из полученных экспериментальных данных рассчитывается «эффективная вязкость»:

При малых <1 и v, когда выполняется условие ш1<2\, коэффициент затухания колебаний рассчитывается по формуле Пуазейля:

в

(6)

На рис. 5. представлены результаты измерений коэффициента затухания р для ряда значений частоты колебаний, а также теоретические зависимости Р(у), полученные по формуле (4) (сплошная линия) и по формуле (6) для инфразву-кового диапазона (пунктирная линия).

, с 16 14 12 -10 -8 6 4 2 ■

-1

-0.5

0.5

1

1,5 2

■<>В*, [уИ'Ц

Рис.5. Зависимость (3(\') в полулогарифмическом масштабе для МЖ-3

На рис. 6 представлена зависимость 1пр(1пу) для МЖ-3 (пунктир) и МЖ-1

(сплошная линия) по данным эксперимента, в котором столбик жидкости опирается на воздушную полость различной высоты, а стабилизация положения равновесия обеспечивается полем кольцевого магни-

ьр

3 2.5 2 1,5 1

0.5

«МЖ-1 • МЖ-3

2,9

Рис. 6. Зависимость 1пВПпу).

та. Зависимость коэффициента затухания от частоты близка к пропорциональной, т.е. р ~ у, в то время как согласно классической теории ¡} ~ л/у, что обусловлено возрастанием эффективной вязкости с частотой.

Высказывается предположение, что «сверхклассическое» затухание колебаний в исследуемой системе (рис.5) со специфической зависимостью от частоты колебаний (рис.6) и напряженности магнитного поля (рис.3), связано с запаздывающим относительно вязкой жидкости-носителя движением агрегатов

из феррочастиц в пределах глубины проникновения вязкой волны й„ (л = Я/ ).

4 /2я

На рис. 7 приведена зависимость эффективной вязкости от частоты колебаний, на рис. 8 - зависимость эффективной вязкости от напряженности магнитного поля.

Пас

Рис. 7. Зависимость ЛэффМ-

•Ь4Ф 10'. 200 пас 180 -160 140 120 100 ео 60 40 20 0

50 100 150 200 250 300 350 400

Н, кА/м

Рис. 8. Зависимость т]^ф(Н).

Представленные значками ■, • и ▲ значения т^ф для коллоидов МЖ-1, МЖ-3 и МЖ-4 характеризуются погрешностью ~20%. Пунктирной линией на обоих рисунках обозначены данные для МЖ-3, на рис. 7 сплошной линией -МЖ-1, на рис. 8 - МЖ-4. Звездочкой на рис. 7 показано статическое значение сдвиговой вязкости МЖ-1 и МЖ-3. Результаты измерений, приведенные на рис. 8, получены при частоте 32 Гц.

С ростом частоты и напряженности поля эффективная вязкость для коллоидов с меньшей концентрацией (МЖ-1 и МЖ-3) возрастает.

Аппроксимированная кривая зависимости ^„^(Н) для более концентрированной МЖ-4 характеризуется пологим спадом, что, по-видимому, объясняется конкуренцией двух возможных механизмов диссипации упругой энергии, влияющих на величину т)Эфф.- эффект вращательной вязкости и диполь-дипольное взаимодействие феррочастиц, затрудняющее относительное движение жидкой и Твердой фаз в пределах глубины проникновения вязкой волны.

На рис. 8 в точке пересечения аппроксимированных кривых данные магнитные жидкости проявляют одинаковые диссипативные свойства.

При экстраполяции пунктирной прямой на рис. 8 к точке Н = 0, получаемое значение эффективной вязкости в пределах погрешности измерений совпадает с соответствующим значением П>фф(у) на рис. 7.

Описана методика применения результатов НИР в лекционном эксперименте при изучении раздела физики: "Колебания и волны".

Основные результаты и выводы:

1. Результат теоретической оценки вклада в коэффициент затухания межфазного теплообмена оказывается на порядок меньше экспериментального значения и лежит в пределах погрешности измерений.

2. Для экспериментальной оценки вклада в коэффициент затухания колебаний механизма теплообмена использованы методики наращивания площади межфазной поверхности и полного исключения его из процесса диссипации.

3. Выражение для приближенной оценки частоты колебательной системы с инертным элементом в виде столбика МЖ, удерживаемого в межполюсном зазоре, удовлетворительно согласуются с результатами эксперимента.

4. Зависимость коэффициента затухания от частоты, полученная по результатам проведенных измерений близка к пропорциональной, т.е. Р ~ V, что указывает на возрастание эффективной вязкости с частотой.

5. Для менее концентрированных магнитных коллоидов из числа используемых в работе зависимость /?(Н) характеризуется положительной производной.

6. Высказана гипотеза, что возрастание эффективной вязкости с частотой и

природа «сверхклассического» затухания колебаний связаны с особенностями

кинетики агрегатов из феррочастиц в пристеночном слое магнитного коллоида

в пределах глубины проникновения вязкой волны.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Коварда В.В. Физическая модель упругости колебательной системы с магни-тожидкостным инертным элементом // Тез. докл. ХХХП вузовской н.-т. конф. «Молодежь и XXI век». 4.1, КурскГТУ. Курск, 2004. С. 55-57.

2. Kameneva Ju.Ju., Kovarda V.V., Polunin V.M., Zubarev E.K. Kinetic properties of the magnetic fluid membrane // Magnetohydrodynamics. 2005. Vol. 41 №1, pp. 87-93.

3. Каменева Ю.Ю., Полунин B.M., Коварда B.B., Кобелев Н.С., Воронин B.B. Исследование упругих и электродинамических свойств магнитожидкостной мембраны // Сб. тр. 11-й междунар. Плесской конф. по магн. жидкостям, Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 101-107.

4. Багликов С.Ю., Карелин A.B., Карпова Г.В., Коварда В.В., Полунин В.М., Чистяков М.В. Результаты экспериментального исследования магнитоупругих свойств магнитной жидкости // Сб. тр. 13-ой сессии Рос. акуст. общества. Т. 1, М.: ГЕОС 2003. С. 193 - 196.

5. Полунин В.М., Каменева Ю.Ю., Коварда В.В., Беседин А.Г., Пауков В.М., Чистяков М.В. Экспериментальное исследование магнитожидкостного преобразователя II Сб. тр. 15-ой сессии Рос. акуст. общества Т. 1, Н.Новгород.: ГЕОС 2004. С. 37-40.

6. Коварда В.В. О прочностных свойствах магнитожидкостной мембраны // Ультразвук и термодинамические свойства вещества: Сб. науч. тр. Курск: Изд-во Курск, гос. ун-та, 2004. С. 90-97.

7. Полунин В.М., Карпова Г.В., Коварда В.В. Колебательная система с магни-тожидкостным инертно-вязким элементом // Ультразвук и термодинамические свойства вещества: Сб. науч. тр. Курск: Изд-во Курск, гос. ун-та, 2003. С. 11-23.

8. Полунин В.М., Каменева Ю.Ю., Карпова Г.В., Коварда В.В. Прочностные

свойства магнитожидкостной мембраны // Матер. 6-ой междунар. конф. «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов». Воронеж: 2005г. С. 193- 196.

9. Каменева Ю.Ю., Карпова Г.В., Коварда В.В., Полунин В.М., Рослякова Л.И. Зависимость начальной амплитуды колебаний магнитожидкостной мембраны от «высоты стрелы» // Вибрационные машины и технологии: сб. науч. тр. Курск, гос. тех. ун-т. Курск, 2003. С. 395-398.

10. Полунин В.М., Сычев Г.Т., Карпова Г.В., Коварда В.В. Параметры колебательной системы // Вибрационные машины и технологии: сб. науч. тр. Курск, гос. тех. ун-т. Курск, 2005. С. 401-403.

11. Коварда В.В. Затухание колебаний системы с магнитожидкостным инертным элементом // Вибрационные машины и технологии: сб. науч. тр. Курск, гос. тех. ун-т. Курск, 2005. С. 399-400.

12.Полунин В.М., Карпова Г.В., Коварда В.В., Лобова О.В., Каменева Ю.Ю. О диссипации энергии в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом // Известия КГТУ, № 1(12), 2004, Курск, с.54-59.

В.Чистяков М.В., Каменева Ю.Ю., Коварда В.В. Изучение вибрационных и ультразвуковых, колебаний магнитожидкостного элемента // Тез. 11 Всерос. науч. конф. студентов физиков, Екатеринбург, 2005. С. 296-297.

14. Полунин В.М., Карпова Г В., Каменева Ю.Ю., Коварда В.В. Использование магнитных жидкостей в лекционных демонстрациях // Матер. X междунар. конф. «Современные технологии обучения», Т. 1. С.-Пб., 2004. С.246-247.

15. Полунин В.М., Карпова Г.В., Коварда В.В. Использование магнитных жидкостей в лекционном эксперименте // Тез. конф. «Управление качеством в учебном процессе». Курск, 2004. С. 42-44.

Подписано в печать 3.11.2005 г. Формат 60х84'/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. п.л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ 2260. МУП «Курская городская типография», г. Курск, ул. Ленина, 77

к

V

¡

I

ч i

t

t

05- 1 98 58

РНБ Русский фонд

2006-4 17131

с г\ *

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ СВОЙСТВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1. Структура "реального" магнитного коллоида.

1.2. Вязкость ненамагниченного магнитного коллоида.

1.3. Анизотропия вязкости намагниченного магнитного коллоида. Неньютоновский характер вязкости.

1.3.1. Результаты опытов по изучению поведения магнитных жидкостей в магнитных полях.

1.3.2. Анализ теории.

1.4. Обзор методов изучения реологических свойств магнитного коллоида.

1.5. Обоснование направления исследования.

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С МАГНИТО

ЖИДКОСТНЫМ ИНЕРТНО-ВЯЗКИМ ЭЛЕМЕНТОМ

2.1. Описание экспериментальной установки. Методика возбуждения колебаний в системе с магнитожидкостным инертным элементом.

2.2. Расчет параметров колебательной системы и погрешности измерений.

2.3. «Вспомогательные» параметры: методика измерений плотности, сдвиговой вязкости, намагниченности, магнитной восприимчивости.

2.4. Определение динамического диапазона колебательной системы с МЖ-перемычкой.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Описание объекта экспериментального исследования.

3.2. Результаты экспериментального исследования коэффициента затухания и частоты.

3.3. Эксперименты по оценке вклада механизма тепловых потерь в диссипацию упругой энергии колебательной системы

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1. Теоретический расчет частоты колебаний. Сравнение модельной теории с результатами эксперимента.

4.2. Коэффициент затухания и частота колебаний МЖ-столбика в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле

4.3. Оценка влияния межфазного теплообмена на диссипацию энергии. Экспериментальные и теоретические данные.

4.4. Оценка факторов, оказывающих влияние на затухание системы в виде МЖ-столбика.

4.5. Использование результатов НИР в лекционных демонстрациях.

Актуальность проблемы. Создание магнитных коллоидов относится к числу наиболее значительных достижений нано-технологий. Благодаря уникальному сочетанию «взаимоисключающих» физических свойств таких как текучесть и высокая намагниченность магнитные коллоиды (магнитные жидкости (МЖ)) широко применяются в различных областях техники: магнитожидкостные уплотнения, наполнители зазоров магнитных головок громкоговорителей, управляемые акустические контакты, датчики угла наклона.

В большинстве устройств магнитный коллоид служит наполнителем межполюсных зазоров или оболочек, размещенных в межполюсной области частично заполненных воздухом. Удерживаемая неоднородным магнитным полем капля МЖ, подпружиненная изолированной газовой полостью, способна совершать резонансные колебания, которые в свою очередь могут существенно повлиять на технические характеристики устройств. Упруго-диссипативные свойства такой колебательной системы определяются прежде всего неньютоновским характером сдвиговой вязкости реальных магнитных коллоидов, а также особенностями протекания процессов межфазного теплообмена, магнитодиффузией и агрегированием диспергированных ферромагнитных частиц.

Между тем особенности реологии МЖ являются следствием структурных перестроек частиц дисперсной фазы: образование квазисферических агрегатов, цепей, капель с высокой концентрацией феррофазы.

Экспериментальными и теоретическими исследованиями, проведенными Me J.P. Taque, W.F. Hall, Е.Е. Бибиком, М.М. Майоровым, А.Ф. Пшеничниковым, В.А. Налетовой, Ю.Д. Варламовым, А.Б. Каплуном, М.И. Шлиомисом, С.И. Мартыновым [1-12], показано, что магнитные коллоиды характеризуются дополнительной структурной вязкостью. Однако традиционные методы исследования реологических свойств неньютоновских жидкостей, основанные на использовании капиллярных и ротационных вискозиметров, измерении времени падения тел различной формы в жидкости, характеризуются разбросом экспериментальных данных, обусловленным существованием «масштабного эффекта» (зависимостью результатов от соотношения линейных размеров агрегатов и диаметра капилляра (ширина щели)). Поэтому тематика исследований, посвященная разработке оригинальной вибрационной методики изучения реологических свойств магнитных коллоидов и формированию адекватных физических представлений о природе упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом, является достаточно актуальной.

Цель работы заключается в разработке методики экспериментального исследования упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом в виде столбика магнитной жидкости в трубке с магнитной стабилизацией положения равновесия, направленной на вычленение вкладов в диссипацию колебательной энергии механизмов вязкого трения и межфазного теплообмена, и сравнении выводов классической теории с результатами эксперимента.

Задачи исследования: - разработать методику экспериментального исследования и создать экспериментальную установку, позволяющую производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с вариацией площади поверхности теплопереноса, а также с возможностью намагничивания магнитной жидкости в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, магнитной стабилизации положения равновесия и размещения индукционного контура как нормально, так и коллинеарно гидродинамическому потоку. установить участок линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента (МЖ - столбик, МЖ - перемычка) - амплитуда индуцируемой ЭДС». провести измерения частоты и коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ — столбика, намагниченного в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с вариацией площади поверхности теплообмена и способа стабилизации положения равновесия. провести измерения параметров «вспомогательного» назначения: плотности, сдвиговой вязкости используемых образцов МЖ, их намагниченности в магнитном поле, распределение напряженности поля по оси трубки.

- на основе анализа полученных данных сделать вывод о пригодности приближенной модельной теории пондеромоторной упругости. сравнить результаты расчетов коэффициента затухания колебаний по формулам Гельмгольца и Пуазейля с опытными данными, на основании чего сделать вывод об адекватности теоретической модели.

- рассмотреть возможность применения результатов НИР при изучении студентами технических университетов раздела курса физики «колебания и волны».

Научная новизна результатов работы заключается в следующем: разработана методика экспериментального исследования и создана экспериментальная установка, позволяющая производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с вариацией площади поверхности межфазного теплообмена, с возможностью намагничивания магнитного коллоида в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с магнитной стабилизацией положения равновесия несколькими способами и с размещением индукционного контура как нормально, так и коллинеарно гидродинамическому потоку. установлен участок линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента -амплитуда индуцируемой ЭДС». впервые проведены измерения частоты и коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ-столбика, намагниченного в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле, с вариацией площади поверхности теплообмена и способа магнитной стабилизации положения равновесия. показано, что вклад в экспериментальное значение коэффициента затухания колебаний механизма межфазного теплообмена относительно мал. установлены частотная и полевая зависимости эффективной вязкости магнитных коллоидов. отмечена неадекватность выводов классической теории диссипативным свойствам колебательной системы с магнитожидкостным инертным элементом.

Автор выносит на защиту:

1. Методику измерения коэффициента затухания колебаний в колебательной системе с магнитожидкостным инертным элементом, намагничиваемым в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле с вариацией площади поверхности межфазного теплообмена и способа магнитной стабилизации положения равновесия.

2. Наличие участка линейности динамической характеристики преобразования типа «смещение магнитожидкостного инертного элемента — амплитуда индуцируемой ЭДС».

3. Результаты экспериментального исследования частотной и полевой зависимости коэффициента затухания колебательной системы с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде МЖ-столбика, положение равновесия которого стабилизировано различными вариантами магнитной подвески.

4. Вывод, основанный на сравнении расчетного значения с опытными данными для МЖ-столбика, заключенного в межполюсном зазоре, о пригодности для предварительной оценки коэффициента пондеромоторной упругости соотношения, полученного на основе приближенной модельной теории.

5. Вывод о преобладающей роли в диссипации колебательной энергии исследуемой системы механизма вязкого трения.

6. Сравнение результатов измерений коэффициента затухания колебаний системы с магнитожидкостным инертным элементом с выводами классической теории.

Достоверность экспериментальных исследований подтверждается: проведением опытов с использованием надежной экспериментальной методики; использованием поверенной измерительной техники; получением большого массива экспериментальных данных; совпадением данных нескольких независимых между собой экспериментов, проведенных на одних и тех же образцах; удовлетворительным согласием между выводами модельной теории и результатами полученными экспериментально.

Научная и практическая ценность диссертации заключается в том, что разработанный метод индикации колебаний магнитожидкостного инертно-вязкого элемента, полученные экспериментальные и теоретические результаты могут быть полезны при проектировании новых и модернизации известных устройств, использующих магнитные жидкости, например, при проектировании и эксплуатации магнитожидкостных датчиков угла наклона и герметизаторов, они могут найти также применение в учебном процессе при изучении раздела физики «Колебания и волны».

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на 11-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (Иваново, 2004 г.), на 13-ой и 15-ой сессиях Российского акустического общества (Москва, 2002 г., Н.Новгород 2004 г.), VI и VII Международных научно-технических конференциях «Вибрационные машины и технологии» (Курск,

2003 и 2005 гг.), XXXII вузовской научно-технической конференции в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 2004 г.), X Международной конференции «Современные технологии обучения «СТО-2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.), VI Международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов» (Воронеж, 2005 г.), 11-ой Всероссийской научной конференции студентов физиков (Екатеринбург, 2005 г.).

Публикации; основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 15 работах.

Личный вклад автора: разработана методика экспериментального исследования, создана установка, позволяющая производить измерения коэффициента затухания колебаний исследуемой системы с возможностью намагничивания магнитной жидкости в поперечном к гидродинамическому потоку магнитном поле; выполнены весь объем запланированных измерений, обработка и анализ полученных экспериментальных данных; предложена гипотеза для объяснения причины «сверхклассического» затухания колебаний; сформулированы положения, выносимые на защиту.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 123 страницах и содержит 25 рисунков, 25 таблиц и 101 наименование цитируемой литературы.

Основные результаты и выводы:

1. Результат теоретической оценки вклада в коэффициент затухания межфазного теплообмена оказывается на порядок меньше экспериментального значения и лежит в пределах погрешности измерений.

2. Для экспериментальной оценки вклада в коэффициент затухания колебаний механизма теплообмена использованы методики наращивания площади межфазной поверхности и полного исключения его из процесса диссипации.

3. Выражение для приближенной оценки частоты колебательной системы с инертным элементом в виде столбика МЖ, удерживаемого в межполюсном зазоре, удовлетворительно согласуются с результатами эксперимента.

4. Зависимость коэффициента затухания от частоты, полученная по результатам проведенных измерений близка к пропорциональной, т.е. /? ~ v, что указывает на возрастание эффективной вязкости с частотой.

5. Для менее концентрированных магнитных коллоидов из числа используемых в работе зависимость /?(Н) характеризуется положительной производной.

6. Высказана гипотеза, что возрастание эффективной вязкости с частотой и природа «сверхклассического» затухания колебаний связаны с особенностями кинетики агрегатов из феррочастиц в пристеночном слое магнитного коллоида в пределах глубины проникновения вязкой волны.

Считаю своим приятным долгом выразить сердечную благодарность моему научному руководителю профессору В.М. Полунину за внимательное руководство работой, а также зав. лабораторией кафедры физики В.М. Паукову и сотрудникам кафедры физики КурскГТУ за оказанную мне помощь в проведении эксперимента и обсуждение полученных результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе выполнено комплексное исследование упруго-диссипативных свойств колебательной системы с магнитожидкостным инертно-вязким элементом в виде магнитожидкостной перемычки и магнитожидкостного столбика в трубке, опирающихся на воздушную полость, что позволило установить физическую природу упругости и диссипации энергии в системе, признаки которой имеются во многих устройствах, основанных на использовании магнитных коллоидов. Произведено вычленение вкладов в диссипацию колебательной энергии механизмов вязкого трения и межфазного теплообмена, и сравнение выводов классической теории с результатами эксперимента.

1. Me. Taque J.P.Magnetoviscosity of magnetic colloids // J. Chem. Phys., 1969, vol. 51, №1. P. 133-136.

2. Бибик E.E., Скобочкин B.E. Момент трения во вращающемся поле и магнитореологический эффект в коллоидных ферромагнетиках // ИФЖ. 1972, т. 22, №4. С. 687-692.

3. Бибик Е.Е. Влияние взаимодействия частиц на свойства магнитных жидкостей: Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 3-21.

4. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // УФН. 1974. Т. 112., №3. С.427-459.

5. Гилев В.Г., Шлиомис М.И. Экспериментальное исследование течения магнитной жидкости в плоских капиллярах различной толщины // Тез. докл. 11го Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Саласпилс: Ин-т физики Ан Латв. ССР, 1984. С. 67-70.

6. Мартынов С.И. О вязкости магнитной жидкости // Тез. докл. 5ой Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Т. 2. М.: Ин-т механики МГУ, 1988. С. 6-7.

7. Пшеничников А.Ф., Гилев В.Г. Вязкость и намагниченность концентрированных магнитных жидкостей // Тез. докл. 7ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ., 1996. С. 51-52.

8. Майоров М.М. Зависимость вязкости магнитной жидкости от концентрации // Магн. гидродин. 1982, №3. С. 137-138.

9. Каплун А.Б., Варламов Ю.Д. Исследование вязкости ферромагнитных жидкостей в сильных магнитных полях // Тез. докл. Всесоюзн. симпозиум "Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей". Саласпилс: Ин-т физики АН Латв. ССР, 1980. С.61-68.

10. Налетова В.А., Шкель Ю.М. Исследование течения магнитной жидкости в трубе с учетом анизотропии жидкости в магнитном поле // Магнитная гидродинамика, 1987, №4. С. 51-57.

11. Браун У.Ф. Микромагнетизм. М: Наука. 1979. 160 с.

12. H.Kittel С. Theoiy of the Structure of Ferromagnetic Domain in Films and Small Particles // The Physical Review. 1946. V.70. N11-12. P.965-971.

13. Neel L. Le champ coercitif d'une pondre ferromagnetique cubique a juin grains anisotropes // Academia des science. Comptes rendus. 1947. V.224. N22. P. 1550-1551.

14. Neel L. Propriétés d'une pondre ferromagnetique cubique a grains fines // Academia des science. Comptes rendus. 1947. V.224. N21. P.1488-1492.

15. Stoner E.C., Wohlfarth E.P. A Mechanism of Magnetic Hysteresis in Heterogeneous Alloys // Phylosophical Transactions of the Royal Society of London. 1949. V.240.N826. P.599-642.

16. Кондорский Е.И. Однодоменная структура в ферромагнетиках и магнитные свойства мелкодисперсных веществ // Доклады АН СССР. 1950. Т.70. №2. С.215-218.

17. Frei Е.Н., Shtrikman S., Treves D. Critical Size and Nucleation Fields of Ideal Ferromagnetic Particles // The Physical Review. 1957. V.106. N3. P.446-455.

18. Elmore W.C. Ferromagnetic Colloid for Studying Magnetic Structures // The Physical Review. 1938. V.54. N4. P 309-310.

19. Грабовский Ю.П. Некоторые вопросы стабилизации магнитных жидкостей в углеводородных средах // Сб. науч. трудов 11ой

20. Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ., 2004. С. 8-13.

21. Pappell S.S. Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles, US Patent N3215572, 1965.

22. Розенцвейг Р.Э. Феррогидродинамика // Успехи физ. Наук. 1967. Т.92. №2. С.339-343.

23. Бибик Е.Е. Приготовление феррожидкости // Коллоидный журнал. 1973. Т.35, №6. С.1141-1142.

24. Краков М.С., Матусевич Н.П. К вопросу об устойчивости магнитных коллоидов и их максимальной намагниченности // Магнитные жидкости: научные и прикладные исследования. Минск: АН БССР, ИТМО. 1983. С.3-11.

25. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: Справочное пособие // Мн: Высш. шк., 1988. 184с.

26. Tasaki A., Tomiyama S. Magnetic Properties of Ferromagnetic Metal Fine Particles Prepared by Evaporation in Argon Gas // Japanese Journal of Applied Physics. 1965. V.4. N10. P.707-711.

27. Tokada Т., Yamamoto N., Shinjo T. Magnetic Properties of a-Fe304 Fine Particles // Bulletin of the Institute for Chemical Research Kyoto University. 1965. V.43. N4-5. P.406-415.

28. Hayes C.F. Observation of Association in a Ferromagnetic Colloid // J. Coll. Inter. Sci. 1975. V.52. N2. P.239-243.

29. Martinet A. Berrifrigence et Duchroisme Lineaire des Ferrofluids Sous Champ Magnetique // Revlogica Acta. 1974. V.52. N2. P. 260-264.

30. Варламов Ю.Д., Каплун А.Б. Исследование процессов структурообразования в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. 1983. №1. С.33-39.

31. Скибин Ю.Н. Влияние агрегатирования частиц на экстинцию и дихроизм магнитных жидкостей // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С.66-74.

32. Peterson E.A., Krueger D.A. Reversible Fluid Induced Agglomeration in Magnetic Colloids //J. Cool. Inter. Sci. 1977. V.62. N1. P.24.

33. Kruger D.A. Review of Agglomeration in Ferrofluids // IEEE Trans. Magn. 1980. V.16.N2. P.251-253.

34. De Gennes P.G., Pincus P.A. Pair Correlation in a Ferromagnetic Colloids // Phys. der Konden. Materie. 1970. V.l 1. N3. P. 189-198.

35. Jordan P.C. Association Phenomene in a Ferromagnetic Colloid // Molecular Phys. 1973. V.25. N4. P.961-973.

36. Chantrell R.W., Bradbury A., Popplewel Y., Charles S.W. Agglomerate Formation in a Magnetic Fluid // J. Appl. Phys. 1982. V.53. N3. P.2742-2744.

37. Канторович C.C. Цепочечные агрегаты в полидисперсных феррожидкостях // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ., 2004. С. 27-32.

38. Лахтина Е.В., Пшеничников А.Ф. Дисперсия магнитной восприимчивости и микроструктура магнитной жидкости // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ., 2004. С. 33-37.

39. Пшеничников А.Ф., Лебедев А.В. Низкотемпературное поведение магнитных жидкостей // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ., 2004. С. 75-80.

40. Налетова В.А. Намагничивающиеся полидисперсные суспензии в однородном магнитном поле: Автореф. дис. . д-ра физ.-мат. наук. М., 2004.31 с.

41. Бибик Е.Е., Бузунов О.В. Достижения в области получения и применения ферромагнитных жидкостей. М.: ЦНИИ Электроника, 1979. 60 с.

42. Бибик Е.Е. Эффекты взаимодействия частиц в дисперсных ферромагнетиках: Дис. д-ра хим. наук. Л.: ЛТИ. 1971.

43. Соколова Е.А. Самогрануляция магнитотвёрдых материалов в жидких средах: Автореф. дис. . канд физ.-мат. наук. Д., 1973. 19 с.

44. Cowley M.D., Rosensweig R.E. The interfacial stability of a ferromagnetic fluid // J. Fluid Mech. 1967. V.80. N4. P.671-688.

45. Gaititis A. Formation of the hexaganal pattern on the surface of a ferromagnetic fluid in a applied magnetic field // Journ. Fluid Mech. 1977. V.82. N3. P.401-413.

46. Цеберс A.O., Майоров M.M. Магнитостатические неустойчивости в плоских слоях намагничивающихся жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1980. №1. С.27-35.

47. Фертман В.Е. Магнитные жидкости естественная конвекция и теплообмен. Минск: Наука и техника, 1978. 206 с.

48. Rosensweig R.E., Kaiser R., Miskolezy G. Viscosity of Magnetic Fluid in a Magnetic Field // Journal of Colloid and Interface Sience. 1969. V.29. N4. P.680-686.

49. Шлиомис М.И. Эффективная вязкость магнитных суспензий // ЖЭТФ. 1971. вып.6 (12). С.2411 -2418.

50. Einstein A.// Ann. D Phys. 1906. N12. Р.292.

51. Vand V. Viscosity of solution and suspensions // J. Phys. Coll. Chem. 1948. V.52. N2. P.227-299.

52. Бузмаков B.M., Пшеничников А.Ф. О концентрационной зависимости вязкости магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1991. №1. С.18-22.

53. Варламов Ю.Д., Каплун А.Б. Измерение вязкости слабоагрегирующих магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1986. №3. С 43-49.

54. Зубарев А.Ю., Юшков А.В. Динамические свойства умеренно-концентрированных магнитных жидкостей // ЖЭТФ. 1998. Т.114. вып.З (9). С.892-909.

55. Бибик Е.Е. Взаимодействие частиц в феррожидкостях // Сб. Физические свойства и гидродинамика дисперсных ферромагнетиков. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1977.

56. Щульман З.П., Кордонский В.И. Магнитореологический эффект. -Минск: Наука и техника, 1982. 184 с.

57. Кранкалнс Г.Е., Майоров М.М., Фертман В.Е. Температурная зависимость физических свойств магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1982. №2. С.38-42.

58. Берковский Б.М., Иванова Н.И., Кашевский Б.Э. Вискозометрический метод для магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1984. №2. С.3-10.

59. Гилев В.Г., Шлиомис М.И. Экспериментальное исследование течения магнитной жидкости в плоских капиллярах различной толщины. В кн.: 11-е Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Т.З. Магнитные жидкости. Саласпилс. 1984. С.64.

60. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости // Рига: Зинатне, 1989. 386 с.

61. Майоров М.М. Измерение вязкости феррожидкостей в магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1980. №4. С. 11-18.

62. Варламов Ю.Д., Каплун А.Б. Исследование процессов структуирования в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. 1983, №1. С. 3339.64.0рлов Д.В., Михалев Ю.О., Мышкин Н.К. и др. Магнитные жидкости в машиностроении. М.: Машиностроение, 1993. 268 с.

63. Дроздова В.И. Концентрационные структуры и межфазные явления в магнитных коллоидах // Дис. .д-ра физ.-мат. наук. Ставрополь. 1998. 342 с.

64. Жакин А.И. О зависимости поверхностного натяжения растворов и суспензий от напряжённости магнитного и электрического полей // Магнитная гидродинамика. 1989. №3. С.75-80.

65. Ма рценюк М.А. Вязкость суспензии эллипсоидальных ферромагнитных частиц в магнитном поле. ПМТФ, №5. 1973.

66. Sudón К., Tomita Y., Jamane R., Ishibashi I., Otowa H. Ferromagnetic fluid flow through a circular channel. Bull. ISME , 1983, vol. 26, №222, p. 2100-2128.

67. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И.П. Голямина.-М.: «Советская энциклопедия», 1979.-400 с.

68. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. Т. 6.: Гидродинамика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 736 с.

69. Берковский Б.М., Иванова Н.И., Кашевский Б.Э. Вискозиметрический метод для магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика, 1984, №2. С. 3-10.

70. Берковский Б.М., Исаев C.B., Кашевский Б.Э. Об одном эффекте внутренних степеней вращения в гидродинамике микроструктурных жидкостей // Докл. АН СССР, 1980, Т. 253, № 1. С. 62 65.

71. Цыдыпов Б.Д. Вибрационный метод измерения сдвиговой упругости магнитных жидкостей // Сб. научн. тр. 9ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям: ИГЭУ, 2000. С. 60 — 63.

72. Derjaguin B.V., Bazaron U.B., Lamazhapova Kb. D. and Tsydypov B.D. Shear Elasticity of Low-Viscosity Liguids at Low Freguences // Physical Review. 1990. V. 42. № 4. P. 2255-2258.

73. Карпова Г.В., Пауков B.M., Полунин B.M., Черкашин М.Ю. Метод диагностики магнитожидкостных уплотнений // Тез. докл. 3-ей Всероссийской научн.-техн. конф. ч. X. Нижний Новгород:ГТУ. 1998. С. 21.

74. Карпова Г.В., Постников Е.Б., Рослякова Л.И. и др. Упругие свойства магнитожидкостных герметизаторов // Сб. тр. 11-ой сессии Российского акуст. общества. Т. 2, М.: ГЕОС 2001. С. 203 207.

75. Kameneva Ju.Ju., Kovarda V.V., Polunin V.M., Zubarev E.K. Kinetic properties of the magnetic fluid membrane // Magnetohydrodynamics. 2005. Vol. 41 №1, pp. 87-93.

76. Лобова O.B. Исследование Физического механизма формирования упругих свойств магнитожидкостных наполнителей межполюсных зазоров. Диссертация . кандидата физико-математических наук. — Курск. 2001. 131 с.

77. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высш. шк., 1978. 447 с.

78. Полунин В.М. Акустические эффекты в неэлектропроводных магнитных жидкостях // Диссертация доктора физ.-мат. наук, Ленинград, ЛГУ, 1990. 376 с.

79. Чечерников В.И. Магнитные измерения. М.: МГУ.1969. 387 с.

80. Полунин В.М. Ферросуспензия в качестве жидкого магнита // Магнитная гидродинамика. 1979. №3. С.33-37.

81. Полунин В.М. Об остаточной намагниченности ферросуспензии // Магнитная гидродинамика. 1978. №3. С. 129-131.

82. Родионов A.A. Релаксационные эффекты в ферромагнетиках в сложных полях. Автореф. дис. . д-ра физ.-мат. наук. Воронеж: ВГТУ. 1995.31с.

83. Полунин В.М., Каменева Ю.Ю., Карпова Г.В., Коварда В.В. Прочностные свойства магнитожидкостной мембраны // Материалы 6-ой международной конференции «Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов». Воронеж: 2005г. С. 193 — 196.

84. Коварда В.В. О прочностных свойствах магнитожидкостной мембраны // Ультразвук и термодинамические свойства вещества: Сборник научных трудов. Курск: Изд-во Курск, гос. ун-та, 2004. С. 90-97.

85. Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энциклопедия, 1983.-792 с.

86. Кикоин К. Таблицы физических величин. Справочник. — М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

87. Упругие свойства магнитожидкостных уплотнений / Карпова Г.В., Постников Е. Б., Полунин В.М, Лобова О. В.,Сычев Г. Т.,Чернышова А. А. Деп. в ВИНИТИ № 344 В 2001, 9.02.01, 14 с.

88. Кузнецов В.И. Химические реактивы и препараты (справочник). — М. -Л.: ГНТИХЛ, 1953. 670 с.

89. Краков М.С., Матусевич Н.П. К вопросу об устойчивости магнитных коллоидов и их максимальной намагниченности // Магнитные жидкости: научные и прикладные исследования. Сб. научн. тр. -Минск: ИТМО АН БССР, 1983. С. 3 11.

90. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М.: Наука. 1972.-255 с.

91. Карпова Г.В. Исследование диссипации энергии в колебательной системе с магнитожидкостным инертно-вязким элементом. Диссертация . кандидата физико-математических наук. Курск. 2003. 161 с.

92. Чабан И.А. О затухании колебаний газового пузырька в жидкости связанном с теплообменом // Акустический журнал. 1989. Т. 35, № 1. С. 182- 183.

93. Рэлей. Теория звука. Т.2. М.: ГИТТЛ, 1955. 475 с.

94. Михайлов И.Г., Соловьёв В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики. М.: Наука. 1964. 514 с.

95. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. М.: МГУ. 1960. 336 с.

96. Полунин В.М., Карпова Г.В., Каменева Ю.Ю., Коварда В.В. Использование магнитных жидкостей в лекционных демонстрациях // Материалы X международной конференции «Современные технологии обучения «СТО-2004», Т. 1. С.-Пб., 2004. С.246-247.

97. Полунин В.М., Карпова Г.В., Коварда В.В. Использование магнитных жидкостей в лекционном эксперименте // Тезисы конференции «Управление качеством в учебном процессе». Курск, 2004. С. 42-44.