磁流变液中颗粒间流体动力学与磁相互作用的效应
流体动力学
2022-07-20 v1 软凝聚态物质
摘要
磁流变液由悬浮于黏性流体中的磁性颗粒组成，在无磁场时自由流动且颗粒良好分散，但施加磁场时颗粒聚集导致流动停止。通过分析剪切流中磁场下磁性颗粒间的相互作用，考察了动态阻塞的机制。孤立球形磁性颗粒在低磁场下经历旋转态与高磁场下静态取向之间的转变。针对具有静态取向的球形偶极与可极化颗粒的稀黏性悬浮液，考察了相互作用的效应。存在因一个颗粒的偶极矩引起另一颗粒处磁场扰动而产生的磁相互作用、因剪切流中非旋转颗粒的反对称力矩而产生的流体动力学相互作用，以及因颗粒磁矩密度而对磁场的修正。当存在浓度变化时，力矩平衡条件导致颗粒磁矩取向的扰动。计算了由这些扰动引起的净力与漂移速度，所产生的集体运动等价于各向异性扩散过程。当磁场位于流动平面内时，垂直于磁场方向的两个方向上的扩散系数为负，意味着浓度涨落在这些方向上不稳定。这种不稳定性可能引发磁流变液中磁场诱导的动态阻塞。
引用
@article{arxiv.2202.07488,
title = {The effect of inter-particle hydrodynamic and magnetic interactions in a magnetorheological fluid},
author = {V. Kumaran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.07488},
year = {2022}
}