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不同温度下磁性液体磁粘效应的研究

范东  
【摘要】:在外加磁场的作用下,磁性液体会在磁学、光学、声学和力学等方面表现出许多特性,这些特殊性能使其在工业领域中有着广泛的应用。而这些应用都与磁性液体的粘度尤其是磁场作用下的粘度密切相关。正因如此,磁性液体磁粘效应的研究一直是磁性液体研究中的热点和重点。磁场作用下磁性液体磁粘效应的理论、机理等许多问题都急待深入研究。 本论文针对这一目标,完成了以下研究: (1)对国内外磁性液体磁粘效应的实验成果和理论成果进行了深入分析,指出研究中存在的不足,基于此,明确了我们对磁粘效应的研究方向。 (2)搭建实验台,设计出适用于研究磁性液体磁粘效应的耐高低温锥板式流变仪。实验台主要包括两部分:一是锥板式粘度计,一是恒温槽。其他辅助仪器包括特斯拉计等。恒温浴槽包括成都仪器厂的HS-4B型精密恒温浴槽和重庆银河试验仪器有限公司的HC430低温恒温槽。 (3)研究了高低温情况下(-40℃—80℃)磁性液体的粘温效应,发现磁性液体符合随着温度升高而粘度降低的规律,磁性液体粘温曲线关系近似于指数函数。 (4)用特斯拉计测量磁铁和测量杯的磁感应强度,然后计算得到测量杯位置的磁场强度,获得磁粘效应曲线。我们发现不同温度下磁粘效应曲线变化规律和常温下的磁粘效应曲线基本类似,随着磁场强度的增大磁性液体的粘度增大。 (5)在研究温度对磁粘效应影响的时候,发现在整个温度范围内,在较弱的磁场强度下,磁性液体的相对粘度变化率符合△η/η的值不会超过0.5的规律;在弱磁场范围内,在整个温度范围内,都能很好的遵守△η~H2规律。 (6)当温度和剪切速率变化时,在同一温度下,剪切速率大的粘度的相对变化率大;剪切速率增幅相同,温度越高,磁性液体粘度相对变化率越大。 (7)运用Ansys对所设计的测量结构进行磁场模拟,得到磁力线分布、间隙磁场强度等结果,间隙磁场强度与测量值基本吻合。


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