Symulacja numeryczna ruchu cząstek w płynach magnetycznych

• Autorzy: Barski M.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulations of microstructure composed of magnetic particles in magneto-rheological fluids

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tematem niniejszego artykułu jest komputerowa symulacja zachowania się cząstek magnetycznych w cieczy magnetoreologicznej poddanej działaniu zewnętrznego pola magnetycznego. Opisano tutaj możliwie najprostszy model teoretyczny płynu magnetycznego. Wykorzystując ten model, badano wpływ zróżnicowanej wielkości cząstek na ich ostateczny rozkład w płynie nośnym. W sytuacji, gdy wszystkie cząstki mają identyczny promień, struktura wewnętrzna składa się z izolowanych, regularnych łańcuchów, ułożonych równolegle do kierunku wektora natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Kształt struktury wewnętrznej, uzyskany przy założeniu różnej wielkości cząstek, jest zasadniczo różny.

EN

This article is devoted to a numerical simulation of magneto-rheological fluids behavior under external magnetic field. The most simplest theoretical model of magnetic fluid is described. Using this model, the influence of magnetic particle size on internal structure is investigated. in the case, when all particles have the same size and shape, the obtained internal structure consists of single isolated strings of particles. The direction of these strings is parallel to the direction of external magnetic field. As the size of magnetic particles is variable, the shape of internal structure is completely different and the strings form clusters.

Słowa kluczowe

PL

ciecze magnetoreologiczne; struktura wewnętrzna; symulacja numeryczna

EN

computational simulation; internal structure; magneto-rheological fluids

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 106, z. 3-M
• Strony: 3--21
• Opis fizyczny: Wz., rys., wykr.,Bibliogr. 28 poz.,

Twórcy

autor

Barski M.

• Instytut Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Allen M.P., Introduction to Molecular Dynamics Simulation, Computational Soft Matter: Synthetic Polymers to Proteins, Lecture Notes, N. Attig, K. Binder, H. Grubmüller, K. Kremer (eds.), John von Neumann Institute for Computing, Jülich, NIC Series, Vol. 23, 2004, 1-28.
• [2] Aoshima M., Satoh A., Two-dimensional Monte Carlo simulations of a polydisperse colloidal dispersion composed of ferromagnetic particles for the case of no external magnetic field, Journal of Colloid and Interface Science 280, 2004, 83-90.
• [3] Aoshima M., Satoh A., Two-dimensional Monte Carlo simulations of a colloidal dispersion composed of polydisperse ferromagnetic particles, Journal of Colloid and Interface Science 288, 2005, 475-488.
• [4] Castro L.L., da Silva M.F., Bakuzis A.F., Miotto R., Mono-disperse ferrofluids clusterization: a Monte Carlo study, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289, 2005, 230-233.
• [5] Castro L.L., da Silva M.F., Bakuzis A.F., Miotto R., Aggregate formation on polydisperse ferrofluids: A Monte Carlo analysis, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 293, 2005, 553-558.
• [6] Enomoto Y., Oba K., Okada M., Simulation study on microstructure formations in magnetic fluids, Physica A 330, 2003, 496-506.
• [7] Hess S., Aust C., Benett M., Kröger M., Pereira Borgmeyer C., Weider T., Rheology: From simple and to complex fluids, Physica A 240, 1997, 126-144.
• [8] Holm C., Weis J.-J., The structure of ferrofluids: A status report, Current Opinion in Colloid & Interface Science 10, 2005, 133-140.
• [9] Huang J.P., Wang Z.W., Holm C., Structure and magnetic properties of monoand bi-dispersed ferrofluids as revealed by simulations, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 289, 2005, 234-237.
• [10] Joung C.G., See H., Simulation of magneto-rheological fluids incorporating hydrodynamic effects, J. Cent. South Univ. Technol., s1-0271-04, 2007.
• [11] Joung C.G., See H., The influence of wall interaction on dynamic particle modelling of magneto-rheological suspensions between shearing plates, Rheol. Acta 47, 2008, 917-927.
• [12] Lewandowski D., Właściwości tłumiące kompozytów magnetoreologicznych, Badania, modele, identyfikacja, praca doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 2005. 21.
• [13] Li Qiang , Xuan Yi Min, L i Bin, Simulation and control scheme of microstructure in magnetic fluids, Science in China Series E: Technological Sciences 50, 2007, 371-379.
• [14] Ly H.V., Reitich F., Jolly M.R., Ito K., Banks H.T., Simulations of Particle Dynamics in Magneto-rheological Fluids, Journal of Computational Physics 155, 1999, 160-177.
• [15] Muc A., Barski M., Homogenization, Numerical Analysis & Optimal Design of MR Fluids, Advanced Materials Research, Vol. 46–50, 2008, 1254-1257.
• [16] Muc A., Barski M., Ciecze magnetoreologiczne i ich zastosowania w praktyce, Czasopismo Techniczne z. 1-M/2007, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 2007, 31-41.
• [17] Parthasarathy M., Klingenberg D.J., Electrorheology: mechanisms and models, Materials Science and Engineering, R17, 1996, 57-103.
• [18] Rabinow J., The Magnetic Fluid Clutch, AIEE Trans. 67, 1948, 1308.
• [19] Satoh A., Three-dimensional Monte Carlo simulations of internal aggregate structures in a colloidal dispersion composed of rod-like particles with magnetic moment normal to the particle axis, Journal of Colloid and Interface Science 318, 2008, 68-81.
• [20] Satoh A., Kamiyama S., On Aggregation Phenomena in Magnetic Fluids by the Tunnel Theory and Monte Carlo Simulations, Journal of Colloid and Interface Science 172, 1995, 37-47.
• [21] Satoh A., Chantrell R.W., Kamiyama S., Coverdale G.N., Potential curves and orientational distribution of magnetic moments of chainlike clusters composed of secondary particle, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 154, 1996, 183-192.
• [22] Satoh A., Chantrell R.W., Kamiyama S., Coverdale G.N., Two-Dimensional Monte Carlo Simulations to Capture Thick Chainlike Clusters of Ferromagnetic Particles in Colloidal Dispersions, Journal of Colloid and Interface Science 178, 1996, 620-627.
• [23] Satoh A., Chantrell R.W., Kamiyama S., Coverdale G.N., Three-Dimensional Monte Carlo Simulations of Thick Clusters Composed of Ferromagnetic Fine Particles, Journal of Colloid and Interface Science 181, 1996, 422-428.
• [24] Satoh A., Chantrell R.W., Kamiyama S., Coverdale G.N., Stokesian Dynamic Simulations of Ferromagnetic Colloidal Dispersions in a Simple Shear Flow, Journal of Colloid and Interface Science 203, 1998, 233-248.
• [25] Satoh A., Chantrell R.W., Kamiyama S., Coverdale G.N., Brownian Dynamics Simulations of Ferromagnetic Colloidal Dispersions in a Simple Shear Flow, Journal of Colloid and Interface Science 209, 1999, 44-59.
• [26] Simon T.M., Reitich F., Jolly M.R., Ito K., Banks H.T., The Effective Magnetic Properties of Magneto-rheological Fluids, Mathematical and Computer Modelling 33, 2001, 273-284.
• [27] Tao R., Structure and dynamics of dipolar fluids under strong shear, Chemical Engineering Science 61, 2006, 2186-2190.
• [28] Tomaszewski W., Ciesielski P., Elektryczność i magnetyzm, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2002.