磁性流体静力学方程及其应用(2)

2010-02-04 赵猛 哈尔滨工业大学 电气工程系

(2)磁场作用下磁性流体密度的变化

  根据磁性流体静力学方程,可以得出

 

  即外加磁场后磁性流体的密度发生了变化,磁场越强,则密度变化越大。这种由于外加磁场后磁性流体表现出的密度称为表观密度。

  外加磁场对磁性流体密度的影响可以通过实验进行验证,图4所示为磁性流体表观密度测试的示意图。

  通过有限元法可以计算出图4所示线圈产生的磁场,图5为磁场分布的计算结果,其中图(a)通电线圈磁场分布结果;(b)通电线圈中心轴上磁感应强度分布结果。由于外加磁场与线圈电流成正比,所以计算某一定电流产生的磁场,即可得到磁场与电流的关系。实验中将密度已知的非磁性重物置于磁性流体中,线圈通以电流,保持重物在磁性流体中的位置不变,读取弹簧秤的数值,即可测出磁性流体的浮力,从而测得磁性流体的密度。

  图6所示为磁性流体密度与磁场强度关系。其中磁性流体的饱和磁化强度为259Gs,自身密度为1.35g/mm3 。从曲线变化趋势可以看出,随着磁场强度的不断增加,磁性流体的密度成比例的增加。利用这一特性可以将磁性流体用于不同密度物质的分选,如选矿等。

3、结论

  ①磁性流体静力学方程是磁性流体的基本方程,是磁性流体静力学应用的基础。

  ②长直导线形成的磁场作用于磁性流体时,磁性流体液面的升高与通电电流的平方成正比,同液面到长直导线中心线的距离成反比;其液面形状为双曲线形;

  ③在磁场的作用下,磁性流体的密度随着磁场强度的增大而增加,并且磁性流体的密度同磁场的变化成正比例关系。