Динамика всплытия пузырька воздуха в оболочке из магнитной жидкости в магнитном поле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально исследован процесс всплытия пузырька воздуха, заключенного в оболочку из магнитной жидкости во внешнем однородном магнитном поле, направленном горизонтально. Показано, что магнитное поле, действуя на оболочку из магнитной жидкости, приводит к изменению формы пузырька, что в свою очередь отражается на количественных характеристиках процесса всплытия. Обнаружены также колебания формы пузырька воздуха в процессе всплытия. Полученные результаты указывают на возможность реализации управления малыми объемами газа, что может иметь практические приложения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Я. Симоновский

ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет»; ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: simonovchkij@mail.ru
Россия, Ставрополь; Ставрополь

А. Р. Закинян

ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Email: simonovchkij@mail.ru
Россия, Ставрополь

Список литературы

  1. Пуанкаре А. Фигуры равновесия жидкой массы. М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2000.
  2. Liu H. Science and engineering of droplets. NY.: William Andrew Publishing, 1999.
  3. Taylor G.I. // Proc. Royal. Soc. Lond. A. 1964. V. 280. P. 383.
  4. Allan R.S., Mason S.G. // Proc. Royal. Soc. Lond. A 1962. V. 267. P. 45.
  5. Torza S., Cox R.G., Mason S.G. // Phil. Trans. Royal. Soc. Lond. A. 1971. V. 269. P. 295.
  6. Ширяева С.О., Петрушов Н.А., Григорьев А.И. // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 8. С. 1183; Shiryaeva S.O., Petrushov N.A., Grigor’ev A.I. // Tech. Phys. 2019. V. 64. No. 8. P. 1116.
  7. Reznik S.N., Yarin A., Theron A., Zussman E. // J. Fluid Mech. 2004. V. 516. P. 349.
  8. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне, 1989.
  9. Диканский Ю.И., Закинян А.Р. // ЖТФ. 2010. Т. 80. С. 8; Dikansky Y.I., Zakinyan A.R. // Tech. Phys. 2010. V. 55. No. P. 1082.
  10. Тятюшкин А.Н. // Изв. РАН. Сер. физ. 2019. Т. 83. С. 885; Tyatyushkin A.N. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. P. 804.
  11. Барков Ю.Д., Берковский Б.М. // Магнит. гидродинам. 1980. Т. 16. № 3. C. 11.
  12. Братухин Ю.К., Лебедев А.В. // ЖЭТФ. 2002. Т. 121. № 6. С. 1298; Bratukhin Yu.K., Lebedev A.V. // JETP. 2002. V. 94. No. 6. P. 1114.
  13. Ghaderi A., Kayhani M.H., Nazari M. // Eur. J. Mech. B. 2018. V. 72. P. 1.
  14. Shi D., Bi Q., He Y., Zhou R. // Exp. Therm. Fluid Sci. 2014. V. 54. P. 313.
  15. Korlie M.S., Mukherjee A., Nita B.G. et al. // J. Phys. Cond. Matter. 2008. V. 20. Art. No. 204143.
  16. Ряполов П.А., Соколов Е.А., Калюжная Д.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 348; Ryapolov P.A., Sokolov E.A., Kalyuzhnaya D.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 300.
  17. Lee W.K., Scardovelli R., Trubatch A.D., Yecko P. // Phys. Rev. E. 2010. V. 82. Art. No. 016302.
  18. Soni P., Dixit D., Juvekar V.A. // Phys. Fluids. 2017. V. 29. Art. No. 112108.
  19. Soni P., Thaokar R.M., Juvekar V.A. // Phys. Fluids. 2018. V. 30. Art. No. 032102.
  20. Zentner C.A., Concellón A., Swager T.M. // ACS Cent. Sci. 2020. V. 6. P. 1460.
  21. Sokolov E., Kaluzhnaya D., Shel’deshova E., Ryapolov P. // Fluids. 2023. V. 8. Art. No. 2.
  22. Ряполов П.А., Соколов Е.А., Шельдешова Е.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 343; Ryapolov P.A., Sokolov E.A., Shel’deshova E.V., Kalyuzhnaya D.A., Vasilyeva A.O. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 295.
  23. Кутателадзе С.С., Накоряков В.Е. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, 1984.
  24. Gogosov V.V., Simonovskii A. Ya. // Magnetohydrodynamics. 1993. V. 29. P. 157.
  25. Behjatian A., Esmaeeli A. // Phys. Rev. E. 2013. V. 88. Art. No. 033012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 — сосуд, 2 — магнитная жидкость, 3 — глицерин, 4 — трубка для выдувания воздушного пузырька, 5 — катушки Гельмгольца, 6 — цифровая видеокамера.

Скачать (110KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Последовательные кадры перехода воздушного пузырька в процессе всплытия через границу магнитной и немагнитной жидкостей. Временной интервал между изображениями 20 мс. Напряженность магнитного поля 1.9 кА/м.

Скачать (124KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Этапы всплытия воздушного пузырька в оболочке из магнитной жидкости в магнитном поле напряженностью 9 кА/м.

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Временная зависимость угла отклонения большой полуоси пузырька от направления магнитного поля.

Скачать (17KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость времени пресечения пузырьком границы магнитной и немагнитной жидкостей от напряженности магнитного поля.

Скачать (17KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость от напряженности магнитного поля длины ножки, соединяющей всплывающий пузырек с объемом магнитной жидкости, при которой происходит разрыв.

Скачать (16KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость амплитуды колебаний воздушного пузырька от напряженности переменного магнитного поля при различных значениях частоты поля.

Скачать (20KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость отношения полуосей составного пузыря от напряженности внешнего магнитного поля. Точки — экспериментальные данные, сплошная линия — расчет согласно выражению (1).

Скачать (22KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024