Термофорез как причина периодической смены направления конвекции магнитной жидкости в вертикальных каналах
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2019-3-58-64Ключевые слова:
магнитная жидкость, тепловая конвекция, коэффициент СореАннотация
Анализируются результаты экспериментов с магнитной жидкостью на основе ундекана с магнетитовыми частицами радиусом 6 нм и их объемной долей 16 %. Изучалась конвекция в двух вертикальных связанных каналах сечением 3.2 × 3.2 мм2 и высотой 50 мм. В ундекане при подогреве снизу наблюдаются два равновероятных стационарных направления конвекции. В магнитной жидкости вместо стационарного течения наблюдалась периодическая смена направления: течение вверх в одном канале и вниз в другом самопроизвольно и периодически (~1 час) менялось на течение в обратном направлении. Колебания связаны с неустойчивостью конвективного течения за счет термодиффузионного разделения частиц. Получена формула для характерного времени разделения, которое определяется термодиффузионными параметрами среды. В канале с течением вверх траектории коллоидных частиц за счет термофореза отклоняются в сторону стенки, и часть частиц попадает в «ловушку» – тонкий (~0.01 мм) диффузионный пограничный слой. В другом канале жидкость течет вниз, а траектории коллоидных частиц за счет термофореза отклоняются от стенки и пограничный слой теряет частицы. Разность концентраций между каналами растет и заканчивается сменой направления конвекции. На экспериментальных термограммах наблюдается линейное изменение со временем силы плавучести в каналах. Получена формула скорости накопления (убыли) концентрации в пограничном слое. Обработкой экспериментальных термограмм с использованием найденной формулы измерен коэффициент Соре магнитной жидкости 0.25 К–1.Библиографические ссылки
Glukhov A. F., Putin G. F. Convection of magnetic fluids in connected channels heated from below. Fluid Dynamics, 2010, vol. 45, no. 5. рp. 713–718.
Glukhov A. F. On the periodic loss of stability convection by a magnetic fluid in heated from below vertical channels. Bulletin of Perm University. Physics. 2019, no. 1, pp. 17–25.
DOI: 10.17072/1994-3598-2019-1-17-25
Demin V. A. Sedimentation of nanoparticles in a homogeneous carrying fluid in the presence of thermodiffusion. Bulletin of Perm University. Physics, 2013, no. 1 (23), pp. 20–24.
Glukhov A. F., Sidorov A. S., Arefyev I. M., Ladeyschikova V. V., Shmatko N. J. Convective properties of a magnetic fluid based on undecane. Bulletin of Perm University. Physics, 2018, no. 4 (42), pp. 19–24. DOI: 10.17072/1994-3598-2018-4-19-24
Glukhov A. F., Sidorov A. S. Periodic convective processes in a magnetic fluid in vertical channels. Fluid Dynamics. 2019, vol. 54, no. 4. pp. 451–456. DOI: 10.1134/S0015462819040062
Sprenger L., Lange A., Odenbach S. Thermodiffusion in concentrated ferrofluids – A review and current experimentaland numerical results on non-magnetic thermodiffusion. Physics of Fluids, 2013, vol. 25, 122002.
Glukhov A. F., Zorin S. V., Putin G. F., Petukhova E. S. Thermal convection in connected vertical channels of finite height. Heat transfer. Soviet research. 1988, vol. 20, no. 2, pp. 167–173.
Glukhov A. F., Demin V. A. Nonlinear oscillations of a binary mixture in coupled channels with a positive Soret effect. Bulletin of Perm University. Physics, 2007, no. 1 (6), pp. 3–10
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
