Viscous friction in a coaxial layer of magnetic fluid under uniform translational motion of walls

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Viscous friction of a magnetic fluid in a coaxial gap between a stationary nonmagnetic tube wall and a translational moving permanent magnet was investigated experimentally and theoretically. An analytical expression for the effective friction coefficient, confirmed in a laboratory experiment, was proposed in the framework of the model concepts of the Couette-Poiseuille flow profile with zero flow rate.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. S. Ivanov

Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lesnichiy@icmm.ru

Institute of Continuous Media Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Perm

М. A. Koskov

Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lesnichiy@icmm.ru

Institute of Continuous Media Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Perm

S. А. Somov

Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: lesnichiy@icmm.ru

Institute of Continuous Media Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Perm

References

  1. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989, 356 с.
  2. Бибик Е.Е., Лавров И.С. Способ получения феррожидкости. Патент СССР № 457666. 1972.
  3. Иванова А.В., Никитин А.А., Абакумов М.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 11. С. 1580.
  4. Ряполов П.А., Соколов Е.А., Калюжная Д.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 348; Ryapolov P.A., Sokolov E.A., Kalyuzhnaya D.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 295.
  5. Bailey R.L. // J. Magn. Magn. Mater. 1983. V. 39. No. 1. P. 178.
  6. Фертман В.Е. Магнитные жидкости: справочное пособие. Минск, 1988. 184 с.
  7. Quan L., Li D. // J. Sensors. 2014. V. 2014. P. 9.
  8. Rosensweig R.E. // Nature. 1966. V. 210. P. 613.
  9. Evans K.S. Accelerometer incorporating fluid suspended magnet. UK Patent No. 2241785A. 1991.
  10. Takaharu I. Acceleration sensor. EP Patent No. 0293784B1. 1994.
  11. Pristup A.G., Romanov Yu.I. Accelerometer incorporating fluid suspended magnet. EP Patent No. 1640724A1. 2005.
  12. Simonenko D.V., Suprin A.E., Romanov Yu.I. Magnetofluidic accelerometer with active suspension. US Patent No. 0059990A1. 2006.
  13. Pshenichnikov A.F., Ivanov A.S. // Phys. Rev. E. 2012. V. 86. Art. No. 051401.
  14. Ряполов П.А., Полунин В.М., Баштовой В.Г. и др. // Изв. Юго-Запад. гос. ун-та. Сер.: Техн. и технол. 2020. Т. 10. № 4. С. 92.
  15. Ряполов П.А., Полунин В.М., Баштовой В.Г. и др. // Изв. Юго-Запад. гос. ун-та. Сер.: Техн. и технол. 2021. Т. 11. № 1. С. 75.
  16. Raj K. Ferrofluid sensor. DE, FR, UK, IT, SE Patent No. 0857945B1. 1998.
  17. Pristup A.G. Magnetofluidic unidirectional accelerometer. US Patent No. 0214889A1. 2007.
  18. Сайкин М.С., Марков М.Г., Федосеева В.П. Устройство для измерения вибраций. Патент РФ № 198257. 2020.
  19. Raj K., Ionescu C. Ferrofluid inclinometer. Patent US No. 5452520A. 1995.
  20. Сайкин М.С., Морозова Д.Ю. Магнитожидкостное устройство для определения угла наклона. Патент РФ № 166054. 2016.
  21. Смайт В. Электростатика и электродинамика, М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1954. 606 с.
  22. Lagutkina D. Yu., Saikin M.S. // J. Magn. Magn. Materi. 2017. V. 431. P. 149.
  23. Ryapolov P.A., Bashtovoi V.G., Reks A.G. et al. // IEEE Magn. Lett. 2020. V. 11. P. 1.
  24. Бендриков Г.А., Иванов И.В., Карасев М.Д. и др. Теория колебаний. М.: Изд-во МГУ, 1983. 328 с.
  25. Косков М.А., Иванов А.С. // Вестн. Иванов. гос. энерг. ун-та. 2022. № 6. С. 26.
  26. Иванов А.С., Косков М.А. Магнитожидкостное устройство для измерения линейных ускорений и угла наклона. Патент РФ № 2788591C1. 2023.
  27. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989.
  28. Krakov M.S., Nikiforov I.V. // Technical Phys. 2011. V. 56. No. 12. P. 1745.
  29. Сайкин М.С. // Вестн. Иванов. гос. энерг. ун-та. 2010. № 4. С. 44.
  30. Sharova O.A., Merkulov D.I., Pelevina D.A. et al. // Phys. Fluids. 2021. V. 33. No. 8. Art. No. 087107.
  31. Пшеничников А.Ф., Лебедев А.В., Радионов А.В. и др. // Коллоид. журн. 2015. Т. 77. № 2. С. 207; Pshenichnikov A.F., Lebedev A.V., Radionov A.V. et al. // Colloid J. 2015. V. 77. No. 2. P. 196.
  32. Pshenichnikov A.F., Mechonoshin V.V., Lebedev A.V. // J. Magn. Magn. Mater. 1996. V. 161. P. 94.
  33. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 736 с.
  34. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1956. 528 с.
  35. Shliomis M.I. // Sov. Phys. Usp. 1974. V. 17. P. 153.
  36. Акимов М.Л., Поляков П.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 2. С. 192; Akimov M.L., Polyakov P.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 82. No. 2. P. 151.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the experimental setup (a). The coaxial gap between the magnet and the tube filled with magnetic fluid with the direction of the main forces indicated (b).

Download (311KB)
Indexing metadata
3. . 2. Magnetic bodies in axial section (dimensions in millimeters) on the left and a photograph of magnetic bodies on the right.

Download (356KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Temperature dependence of MF viscosity. Points — experiment, solid lines — Arrhenius approximation (a). MF magnetization curves (b). Points — experiment, solid curve — spline interpolation. Curve numbering corresponds to the notations in Table 1.

Download (78KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Oscillogram of the signal B(t) from the Hall sensors in the experiment with a magnetic body (Fig. 2c) (a), covered with MF No. 1; the same in the experiment with the body (Fig. 2d) (b).

Download (87KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Profile of the flow velocity of the magnetic fluid in a coaxial gap (a) and the dependence of the friction coefficient (in units of ηℓ / m) on the ratio of the radii of the walls of the coaxial gap R2 = r2 / r1 (b).

Download (135KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Laboratory measurements of the average velocity of fall of magnetic bodies consisting of two disk magnets with a non-magnetic insert (Fig. 2b) coated with MF No. 1 (a); a body consisting of two cylindrical magnets with an aluminum insert (Fig. 2c) coated with MF Nos. 1 and 2 (b); a body consisting of 16 ring magnets with non-magnetic inserts (Fig. 2d) coated with MF No. 1 (c). Confidence intervals correspond to the standard deviation of velocity δυ. Horizontal line — calculation using formula (13). Average velocity of movement and mass of the MF layer in the tube depending on the number of experiments performed (d).

Download (262KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».