空气域中铁磁流体动态控制研究

doi:10.16568/j.0254-6086.201804005

核聚变与等离子体物理 ›› 2018, Vol. 2 ›› Issue (4): 402-407.DOI: 10.16568/j.0254-6086.201804005

空气域中铁磁流体动态控制研究

李俊龙1, 2，朱平2，高鹏3，任安业3

(1. 吕梁学院物理系，吕梁 033000；2. 中北大学仪器与电子学院，太原 030051；3. 上海宇航系统工程研究所，上海 201108)

出版日期:2018-12-15 发布日期:2018-12-13
作者简介:李俊龙(1993-)，男，山西吕梁人，硕士研究生，主要从事铁磁流体应用、流动动力学仿真的研究。

Dynamic control research of ferrofluid in the air-flow field

LI Jun-long, ZHU Ping, GAO Peng, REN An-ye

(1. Department of Physics, Lüliang University, Lüliang 033000; 2. School Instrument and Electronics, North University of China, Taiyuan 030051; 3. Aerospace System Engineering Shanghai, Shanghai 201108)

Online:2018-12-15 Published:2018-12-13

摘要/Abstract

摘要：

根据铁磁流体磁化后会受到磁力，退磁后不存在任何磁滞的超顺磁性质，提出了铁磁流体的动态控制方法，对喷射在空气域中的铁磁流体液柱直接添加电磁场实现其动态偏转驱动。在修正后的纳维-斯托克斯(N-S) 控制方程中加入表面张力、重力及磁力，并结合磁感应方程，建立了铁磁流体动力学(FHD)模型。利用二次开发的Fluent流体仿真软件建立了铁磁流体在空气域中喷射的流体体积函数(VOF)多相流模型，仿真了在不同磁场强度下铁磁流体的液相分布及分散状况，分析了磁性对其动力学行为的影响。结果表明，随着磁场强度和喷射距离的增大，铁磁流体沿磁场方向速度及偏移量增大，其发散情况逐渐明显。

关键词: 铁磁流体, 动态控制, 铁磁流体动力学, 磁力

Abstract:

Based on the superparamagnetism of the ferrofluid which can receive the magnetic force after magnetization by the magnetic field, and there is no magnetic hysteresis after demagnetization, this paper presents a dynamic control method of the ferrofluid. The electromagnetic field is directly added to ferroliquid-column in the air domain to achieve the dynamic deflection. The surface tension, gravity force and magnetic force are added to the modified N-S control equation, and the magnetic induction equation is combined. The ferrohydrodynamics (FHD) model is established. The model of volume of fluid (VOF) is presented to describe ferrofluid jetting in the air domain with the secondary development of fluent. The liquid phase distribution and dispersion of ferrofluid are simulated under different magnetic field intensity. The effect of magnetism on its dynamical behavior is analyzed. The results show that with the increase of magnetic field intensity and jet distance, the ferrofluid velocity along the magnetic field direction and the offset increase, and its dispersion is gradually obvious.

Key words: Ferrofluid, Dynamic control, FHD (ferrohydrodynamics), Magnetic force

中图分类号:

李俊龙1, 2，朱平2，高鹏3，任安业3. 空气域中铁磁流体动态控制研究[J]. 核聚变与等离子体物理, 2018, 2(4): 402-407.

LI Jun-long, ZHU Ping, GAO Peng, REN An-ye. Dynamic control research of ferrofluid in the air-flow field[J]. NUCLEAR FUSION AND PLASMA PHYSICS, 2018, 2(4): 402-407.

参考文献

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空气域中铁磁流体动态控制研究

Dynamic control research of ferrofluid in the air-flow field

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