In the present paper, we theoretically analyze the flow of magnetic fluids in a circular pipe with a vertical magnetic field and investigate the magnetic response by the external magnetic field. Theoretical study through the governing equation derived by Siliomis is carried out with numerical analysis by the Gauss Elimination Method. Using polar and magnetic effect parameters, theoretical equations and distributions for the velocity, vorticity, internal angular momentum and induced magnetization as the magnetic response are shown. Especially, in the region of strong magnetic field the specific property is appeared by finding a critical magnetic effect parameter for a polar effect parameter.
Ac susceptibility of iron-nitride magnetic fluids with various particle number densities was measured. Therelaxation time increases rapidly as the temperature decreases or the inter-particle interaction increases. The analysis of the data suggests that the activation energy is proportional to ${(k_{B}T/J_{typ})}^{\alpha}$ with $\alpha$~-0.24 in the lower temperature range in which the thermal energy is comparable to the magnetic dipole interaction.
본 연구에서는 높이와 길이의 비가 1:4인 장방형 케버티에서 바닥을 가열하고 좌우측 및 상부를 냉각할 경우 나타나는 베나드 유동을 다루었다. 자성유체는 미시적인 견지에서 자장의 영향에 의해 내부입자가 회전을 하고, 그 영향이 거시적인 열유동에 미치게 된다. 본 연구에서는 수치해석방법으로 비전도성 자성유체의 지배방정식계에 GSMAC algorithm을 적용하였다. 그 결과 베나드 유동은 외부자장의 방향 및 세기에 따라 제어할 수 있었고, H=-7000에서 임계점이 존재함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 밀폐된 반원관내 자성유체의 자연대류 현상을 수치적으로 연구하였다. 수치해석방법은 Siliomis의 GSMAC법을 이용하였다. 자성유체의 자연대류 현상을 수치 해석적으로 규명하여, 자성유체의 열역학적 특성을 연구하고자 하였다. 특히 열전달 해석방법으로 온도분포 및 고온벽면의 Nusselt 수를 통하여 속도 벡터와 함께 고찰 하였다. 이로 인하여, 외부 자장에 의한 세기는 자연대류 현상을 촉진 또는 억제하므로, 열전달 문제에 있어서 열의 제거에 있어서 효과적인 방법을 찾게 되었다.
In the present paper, we theoretically analyze the flow of magnetic fluids in a circular pipe with a vertical magnetic field and investigate the magnetic response by the external magnetic field. Theoretical study through the governing equation derived by Siliomis is carried out with numerical analysis by the Gauss Elimination Method. Using polar and magnetic effect parameters, theoretical equations and distributions for the velocity, apparent viscosity as the magnetic response are shown. Especially, in the region of strong magnetic field the specific property is appeared by finding a critical magnetic effect parameter for a polar effect parameter.
본 논문에서는 원관내 횡방향 자장을 인가한 경우에 자성유체의 유동을 이론적으로 연구하였다. 이론식 도출에 있어서 Eringen의 극성이론과 Shliomis에 의해 유도된 지배방정식을 사용했다. 자기적 응답으로서 속도, 와도, 각속도의 분포 및 이론식을 통해서 자성유체는 비뉴우톤 유체임을 나타낸다. 또한, 인가자장이 종방향일때와 비교해서 자성유체의 동적특성을 조사한다. 즉, 자성유체에 영향을 주는 자장의 범위를 극성, 치수 및 자성효과 파라미터를 이용해서 조사한다.
Numerical analysis is conducted on the deformation of free surface of magnetic fluid. Steady magnetic fields are induced by a circular current loop. Governing equations of magnetic fields are solved by using the concept of vector potential. The free surface of magnetic fluid is formed by the balance of surface force, gravity, pressure difference, magnetic normal pressure and magnetic body force. The deformations of free surface of magnetic fluid are qualitatively clarified. And, the patterns of steady non-uniform magnetic fields induced by a circular current loop are quantitatively presented. The shape of free surface attained by the polar fluid approach is rougher and higher than that attained by the quasi-steady approach.
Water-based magnetic fluids were made of the synthesized ultrafine magnetite with surfactants such as sodium oleate and loeic acid. The water-based magnetic fluid was prepared under the condition that added amounts of sodium oleate and oleic acid dissolved with NH4OH were 2.64$\times$10-2 mol, 1.5~2.0$\times$10-2 mol respectively. The water-based magnetic fluid was stable and should be dispersed well dispersion in the range of pH 9.0 to pH 11.0. As the solid content increased from 0.05 g/cc to 0.4 g/cc, the viscosity of water-based magnetic fluids increased from 2.5 cP to 152 cP and their magnetization at 5 KOe linearly increased from 3.1 emu/g to 26 emu/g. The aggregated powder after drying the water-based magnetic fluid was also successfully re-dispersed in dilute NH4OH solution and in kerosene.
The Magnetorheological fluid has the properties that its viscosity has drastic changed under some magnetic fields therefore, Magnetorheological fluids has been used fur micro polishing of the micro part(for example, a spherical surface in a micro lens). The polishing process may appears as follows. A part rotating on the spindle is brought into contact with an Magnetorheological finishing(MRF) fluids which is set in motion by the moving wall. In the region where the part and the MRF fluid are brought into contact, the applied magnetic field creates the conditions necessary for the material removal from the part surface. The material removal takes place in a certain region contacting the surface of the part which can be called the polishing spot or zone. The polishing mechanism of the material removal in the contact zone is considered as a process governed by the particularities of the Bingham flow in the contact zone. Resonable calculated and experimental magnitudes of the material removal rate for glass polishing lends support the validity of the approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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