磁流体结构的Lattice-Boltzmann方法模拟

本文运用Lattice-Boltzmann(LB)方法建立了宏观静止磁流体模型,提出磁性聚集体概念,充分考虑了磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、vanderWaals相互作用及静磁相互作用,对无外加磁场及外加竖直均匀磁场时磁流体的结构进行了模拟,并分析了磁能与热能之比对磁流体系统中粒子分布形态的影响。模拟结果表明:无外加磁场时磁流体结构易失去稳定性,外加均匀磁场时磁流体粒子沿外磁场方向排列,随着磁热能比例的增大,外磁场对粒子分布的影响逐渐明显。     

外磁场作用下磁流体薄层的光学特性研究

基于磁流体的微观聚集结构,本文建立了研究磁流体薄层光学性质的模型,运用蒙特卡洛方法模拟计算了磁流体薄层的光谱透射率,并分析了外加磁场对磁流体薄层透射率的影响.结果表明外加垂直于磁流体薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率会随着外加磁场强度的增大而增大.而外加平行于薄层方向的磁场作用时,磁流体薄层的光谱透射率无明显变化,但局部透射率呈现矩形波式的分布.     

磁流体流动与传热的格子Boltzmann模拟

考虑外加磁场下磁流体中纳米磁性粒子所受的各种作用力,建立了用于模拟磁流体流动与传热特性的两相格子Boltzmann模型,模拟了外加不同方向梯度磁场下平板间磁流体的流动与传热过程,计算了磁流体与平板间对流换热的Nusselt数,分析了磁场梯度方向、大小对Nusselt数的影响．     

磁流体光学特征研究

在模拟外磁场作用时磁流体的微观聚集结构的基础上,本文建立了研究磁流体光学性质的微观模型,运用蒙特卡洛方法模拟了光线在磁流体薄层内传递的全过程,统计计算磁流体薄层的光谱透射率,分析了薄层厚度、磁性纳米粒子含量和粒径以及外加磁场强度对磁流体薄层光谱透射率的因素.     

非均匀磁场中磁流体热磁对流的实验研究

建立了测量非均匀磁场条件下圆柱腔体内磁流体热磁对流特性的实验系统,实验结果显示,磁流体热磁对流特性受磁场强度、温差以及磁场梯度方向与温度梯度方向之间关系的控制,当磁场梯度方向与温度梯度方向一致时,外加磁场强化了磁流体的热磁对流过程,且随着磁场强度和温差的增大,热磁对流强度加强。当磁场梯度方向、温度梯度方向以及重力方向三者相同时,磁流体的热磁对流强度最剧烈。     

基于几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合的磁流体偏振光透过率

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式,通过数值模拟计算,研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明,磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响,低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加,而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内,磁流体偏振光透过率随其液态介电常量ε_liquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μ_d/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.     

基于几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合的磁流体偏振光透过率

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式,通过数值模拟计算,研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明,磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响,低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加,而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内,磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.     

外磁场作用下磁流体的对流换热特性

实验研究了外加磁场作用下水基磁流体的对流换热特性,分别测量了均匀磁场和梯度磁场条件下磁流体横掠加热细丝的对流换热系数,分析了外加磁场强度和方向对磁流体传热性能的影响.实验结果表明,外加磁场是影响磁流体对流换热的一个重要因素,应用外加磁场可以控制磁流体对流换热过程.     

梯度磁场下磁流体三维结构的格子-Boltzmann方法模拟

考虑磁性颗粒受到的各种内力与外力包括重力、布朗力、van der、Waaks力、磁偶极-偶极作用力以及外磁场作用力,建立了描述磁流体结构的两相格子-Boltzmann三维模型,对外加梯度磁场条件下磁流体的介观结构进行了模拟.模拟结果表明:外加梯度磁场时磁流体粒子沿梯度方向聚集并出现分层现象,且随时间推移和外加磁场增大,分层现象越来越明显.     

带引流条导电矩形管磁流体湍流大涡数值模拟

为研究引流条对磁流体湍流的影响，采用自主开发的低磁雷诺数流固耦合磁流体相干结构模型大涡模拟求解器，对均匀磁场作用下平行层内带引流条导电矩形管和标准导电矩形管中液态金属湍流进行了数值模拟研究。结果表明，外加垂直流动方向的均匀磁场与流动的导电流体相互作用产生与流动方向相反的洛伦兹力，能够抑制磁流体的湍流脉动，这种抑制作用随着哈特曼数增大而增强。在弱导电率条件下，当Re=16350、Ha=212 时，两种管道中的流动均转换为层流流动状态。管道内壁面摩擦系数随着哈特曼数的增大而增大。引流条能在其近壁局部区域增强横向速度，有效激发湍流，但在弱壁面导电率条件下，带引流条导电矩形管壁面摩擦系数较标准矩形管大。     

Deformation and motion by gravity and magnetic field of a droplet of water-based magnetic fluid on a hydrophobic surface

Motion and deformation of a water-based magnetic fluid on a hydrophobic surface were investigated under gravity and a magnetic field. Surface energy and the resultant contact angle of the magnetic fluid depend on the surfactant concentration. The fluid viscosity is governed mainly by magnetite concentration. The front edge of the droplet moved under a weak external field. The rear edge required a higher external field for movement. The forces of gravity and the magnetic field for moving of the front edge are almost equal. However, those of the rear edge are different. The motion of magnetic fluids by an external field depends on concentrations of surfactants and magnetic particles, the external field, and experimental assembly.     

Electrical resistivity due to electron scattering with magnetic domain walls and magnetic properties of Ni-Fe alloy thin films

The physical properties of magnetic domain walls and electrical conductivity of permalloy thin films under external magnetic fields were studied. Using a magnetic force microscope (MFM), we observed the variation of domain configurations with the change of applied magnetic field for different film thicknesses of 245, 320, and 415 nm. A superconducting quantum interference device (SQUID) was exploited to measure the magnetization loop for the applied magnetic field either parallel or perpendicular to the normal direction of the surface. We also found that the resistivity increases significantly as the electrical current conduction changed from parallel to perpendicular to the domain walls.     

Novel properties and applications in magnetic fluids

In this review, we will report a series of investigations on the homemade homogeneous magnetic fluids. The most spectacular property discussed in our research is the ordered structure of the magnetic columns formed in the magnetic fluid thin film under the influence of the external magnetic field, either perpendicular or parallel to the film surface. It is worth noting that the ordered structure can be manipulated by changing the control parameters. This reveals the variability of the ordered structure. With the ordered structures, some significant magneto-optical characteristics such as magnetochromatics, birefringence, and field-dependent transmittance are generated. These optical properties form the groundwork for further development of related optical devices by using the homogeneous magnetic fluid films.     

轻质磁性材料的制备及在磁流变液中的应用

研究了使用化学镀的方法在轻质载体上包覆具有磁性的镍、钴等物质。该材料具有密度低的优点（有效密度为2-3g/cm^3）。对比于几种羰基镍粉制备的磁流变液的沉降稳定性,使用该轻质磁性材料制备的磁流变液不用加防沉剂,其稳定性类似于加入较多防沉剂的羟基镍粉磁流变液。其在磁场下表观粘度比零磁场下的粘度有几十倍的变化。因此,使用该轻质磁性材料有望解决磁流变液普遍存在的沉降问题,得到综合性能良好的产品。     

黏性、表面张力和磁场对Rayleigh-Taylor不稳定性气泡演化影响的理论分析

采用理论分析的方法考察了磁场中非理想流体中Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性气泡的演化过程,在与磁场垂直的平面中,综合考虑流体黏性和表面张力的影响,推导了二维非理想磁流体RT不稳定性气泡运动的控制方程组,给出了不同情况下气泡速度的渐近解和数值解,分析了流体黏性、表面张力和磁场对气泡发展的影响,分析结果表明:流体黏性和表面张力能够降低气泡速度和振幅,即能够抑制RT不稳定性;而磁场对RT不稳定性的影响是由非线性部分引起的,并且磁场非线性部分的方向决定了磁场是促进还是抑制RT不稳定性的发展,     

Magneto-optic Fluorescence Behavior of Anthracene and Its Derivatives in a Diluted Magnetic Fluid Solution.

Variations in the fluorescence in the intensities of anthracene derivatives under a magnetic field were investigated in the presence of a dilute magnetic fluid. When excitation was carried out with light that was polarized parallel to the magnetic field, the intensity of the fluorescence that was polarized paralell to the magnetic field decreased by about 10%. Although the fluorescence intensities of most of the anthracene derivatives showed a similar decrease in magnitude, that of 9,10-dimethylanthracene showed a large decrease. On the other hand, fluorescence increased when excitation and fluorescence were perpendicular to the magnetic field. The obtained phenomena can be explaned by the formation of anisotropic assembly of magnetic fluid particles in the solution.     

外电场与微波交互作用下BaTiO3电流变液的透射特征

分别考虑了微波传播方向与电流变液颗粒链相垂直和平行的情况,对BaTiO3电流变液微波透射行为进行了实验研究。发现BaTiO3电流变液微波透射率可由外电场调控。在垂直的情形,当流体浓度较低时,透射率随电场强度增加而减小,并且随浓度增加电场调节微波透射率的变化幅度增加。浓度超过一定值时,透射率随电场出现由减小向增加的改变,存在透射率的极小点。在平行的情形,发现透射率随电场强度增加而减小。另外透射率随电场强度变化具有延时性,对于给定浓度的情形,电场强度增加延时性明显减小。     

外加磁场对碰撞射频鞘层离子能量分布的影响

采用双流体模型,数值研究入射到射频鞘层偏压电极上的离子能量分布.研究结果表明：磁场在改变离子运动状态的同时,调控着基板上的离子能量分布,使之在垂直基板方向和平行基板方向间转移. 关键词： 等离子体 射频 鞘层 磁场