Термомагнитная конвекция в гидродинамическом контуре: роль капельных агрегатов

Аннотация

С целью прояснить вопрос о влиянии капельных агрегатов на термомагнитную конвекцию феррожидкости в вертикальном гидродинамическом контуре (конвективной петле) проведены две серии опытов, отличающихся дисперсным составом однодоменных частиц в жидкости. Выбор геометрии полости с магнитной жидкостью связан с тем, что в замкнутом гидродинамическом контуре создаются наилучшие условия для термомагнитной конвекции и усиления теплообмена при условии, что магнитное поле приложено к нагретому участку контура на одном из его вертикальных участков. В этом случае неоднородность поля в поперечном сечении канала, образующего петлю, достаточно мала, и пондеромоторная сила, действующая на жидкость, направлена вдоль контура. Нагретый участок контура, на который действует неоднородное магнитное поле, «работает» как своеобразный термомагнитный насос, и в контуре возникает циркуляционное течение. В первой серии опытов использовалась феррожидкость, содержащая крупнодисперсную фракцию частиц, способных вызвать термодинамическую неустойчивость феррожидкости в магнитном поле (спинодальный распад) и образование капельных агрегатов. Вторая серия опытов проведена с феррожидкостью, прошедшей магнитную сепарацию, и свободной от крупнодисперсной фракции частиц. Показано, что результаты конвективных опытов качественно отличаются в зависимости от дисперсного состава частиц и присутствия капельных агрегатов. Если феррожидкость с крупнодисперсной фракцией полностью блокирует глобальное циркуляционное течение, включая гравитационную конвекцию, то сепарированная феррожидкость, очищенная от крупных частиц, усиливает интенсивность конвекции в сильном магнитном поле и интегральный теплопоток в 6–7 раз.