针对磁性流体行波泵的分析

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-09 阅读:779
1仿真研究

  其基本结构是由通电线圈,磁钢,泵体等组成。当直线型磁性流体行波泵腔内磁性流体的量较少时,在泵腔内的横截面上就无法形成连续的分布,此时只是在磁钢附近有较少量的磁性流体的分布,在忽略重力作用的条件下,该分布是对称的,按等磁感应强度线进行分布。当磁性流体量较多时,在泵腔内的横截面上就形成连续的分布。在忽略重力作用下,按等磁感应强度线进行分布。

  轴线中间点处,磁感应强度随磁性流体饱和磁化强度的变化曲线。在相同磁场作用下,随着磁性流体饱和磁化强度的不断增大,泵内轴线中间点处的磁感应强度也在不断增高。该现象的产生是由于外加磁场和磁性流体内磁性颗粒相互作用的结果。对于同一磁性流体而言,随着磁场强度的不断增高,泵内轴线中间点处的磁感应强度也在不断增高。图中所示在磁钢内所产生的磁场强度分别为354000A/m,474000A/m,583000A/m,694000 A/m,785000A/m和896000A/m.在直线型磁性流体行波泵内,轴线中间点处,磁感应强度随泵腔轴向位置关系变化曲线和磁链同泵腔轴向位置关系变化曲线,(a)为磁感应强度,(b)为磁链。在相同磁场作用下,随着磁性流体饱和磁化强度的不断增高,泵内轴线中间点处的磁感应强度也在不断增高,由于磁极的相间分布,线圈中通正弦波电流,在轴线中心线上就会产生类似正弦的磁感应强度的分布。该分布就使得在泵58金属功能材料2010年腔内形成压强差从而使磁性流体产生运动。

  随着磁性流体饱和磁化强度的不断增大,泵腔内相同间隔内所产生的压强差也不断增大。忽略磁场强度对磁性流体密度和粘度的影响,相同磁场作用下,随着磁性流体饱和磁化强度的不断增大,泵腔内单位体积的磁性流体的速度变化率也不断增大。

  相同的时间间隔内,磁性流体的流量也越大。随着磁场强度的不断增大,泵腔内相同间隔内压强差也不断增大。忽略磁场强度对磁性流体密度和粘度的影响,随着磁场强度的不断增大,泵腔内单位体积的磁性流体速度变化率也不断增大。相同时间间隔内,磁性流体的流量也越大。磁性流体行波泵腔内,相同间隔内,产生相同压强差,磁性流体的饱和磁化强度越大,所需要磁场强度就越小。也就是说,在忽略磁场强度对磁性流体密度和粘度的影响,产生相同的磁性流体速度变化率,随着磁性流体饱和磁化强度的增大,所需要磁场强度就越小。

  可以看出,当忽略重力作用时,泵腔内中心线处的速度变化率大,两侧处的速度变化率小。单位时间内,泵腔内中心线处的速度大,两侧处的速度小。计算结果中考虑了磁场对磁性流体粘度的影响,理论结果中忽略了磁场对磁性流体粘度的影响。

  2实验研究

  磁性流体在受磁场作用时,其粘度要大于未受磁场作用时的粘度;在温度相同时,其粘度随着磁场强度的增加而增大,但当磁性流体达到饱和状态后,其粘度随磁场强度变化的趋势减缓;当磁场强度梯度存在变化时,沿着磁场强度梯度变化的方向,磁性流体的粘度均发生变化;当磁场梯度为常数时,磁性流体的粘度在整个区域均相同。

  实验所使用的磁性流体的饱和磁化强度分别为259Gs,386Gs,567Gs;其密度分别为131g cm-3,132gcm-3,136gcm-3;其粘度分别为15mPas,25mPas,34mPas.在相同条件下,随着磁性流体饱和磁化强度的不断增加,直线型磁性流体行波泵内在单位时间内通过的磁性流体量就越多,其流速也越快。这是由于磁性流体的饱和磁化强度越大,磁性流体内磁性力的作用就越大,因此,作用于单位体积上的磁性流体的作用力也越大,其加速度就越大。当磁性流体的饱和磁化强度较小时,饱和磁化强度与速度关系呈正比例关系;当饱和磁化强度较大时,这种关系就不成立了。这是由于磁性流体饱和磁化强度越大,其磁场和力场的耦合作用就越显着。其中上方曲线为计算结果,下方曲线为实验结果。

  电流的大小对应于磁场的强弱,因此,一般情况下,电流越大,磁场越强。随着电流的增大,磁场强度也在增大,磁性流体的流速就越快。其中上方曲线为计算结果,下方曲线为实验结果。从实验结果和计算结果中可以看出,采用迭代解耦计算方法分析磁场作用下磁性流体特性是合理的。

  3结论

  (1)磁性流体行波泵内填充磁性流体后,外加磁场对磁性流体在泵腔内的分布产生影响,同时由图7电流与速度关系曲线Fig7Curveofcurrentandvelocity于磁性流体内磁性颗粒的存在对外加磁场也会产生影响;

  (2)在行波磁场的作用下,磁性流体会产生流动的现象,并且在忽略重力和粘性力作用的情况下,在一定范围内,单位时间内,随着磁场强度的增加,磁性流体的流量越大;

  (3)泵腔中心线处的压强差大,两侧处的压强差小;泵腔中心线处的速度变化率大,两侧处的速度变化率小;相同的时间间隔内,泵腔中心线处的速度快,向两侧处的速度逐渐变慢,两侧处的速度慢。

  (4)随着磁性流体饱和磁化强度的不断增大,磁性流体的流速也不断增快;随着磁场强度的不断增大,磁性流体的流速也不断增快。

标签: 流体
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