ДИФФУЗИЯ И МАГНИТОФОРЕЗ В НАНОДИСПЕРСНЫХ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЯХ С ФАЗОВЫМ ПЕРЕХОДОМ

В работе описаны процессы массопереноса в нанодисперсных магнитных суспензиях (магнитных жидкостях) в предположении существования частиц в них в виде двух фазовых состояний: газообразного и конденсированного, с границей фазового перехода между ними, определяемой известными условиями термодинамического равновесия. В газовой фазе распределение концентрации магнитных частиц подчиняется уравнению диффузии, а в конденсированной фазе предполагается постоянным. Процесс описывается безразмерным магнитным параметром, представляющим собой отношение магнитной энергии частицы к тепловой, а также параметром, характеризующим дипольное взаимодействие между частицами. На основании уравнений диффузии и равновесия фаз представлено аналитическое решение одномерной задачи о распределении концентрации частиц в магнитной жидкости в неоднородном магнитном поле. Показано, что при заданной средней концентрации частиц фазовый переход наблюдается при превышении магнитным параметром определенных значений, а область конденсированной фазы увеличивается с его ростом. При больших его значениях в рассмотренной задаче координата границы фазового перехода практически линейно зависит от средней концентрации частиц. 

1. Rosensweig, R. E. Ferrohydrodynamics / R. E. Rosensweig. – N. Y.: Cambridge Univ. Press, 1985. – 344 p.

2. Блум, Э. Я. Магнитные жидкости / Э. Я. Блум, М. М. Майоров, А. О. Цеберс. – рига: Зинатне, 1989. – 386 с.

3. Taketomi, S. Motion of ferrite particles under a high gradient magnetic field in a magnetic fluid seal / S. Taketomi // Jap. J. Appl. Phys. – 1980. – Vol. 19, N 10. – P. 1929–1936.

4. Behavior of magnetic liquids in an inhomogeneous magnetic field / I. Anton [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 1985. – Vol. 21, N 3. – P. 213–218.

5. Баштовой, В. Г. Влияние процессов диффузии на статику магнитных жидкостей / В. Г. Баштовой, В. К. Полевиков, А. М. Альгадал // Изв. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. физ.-техн. наук. – 2006. – № 3. – С. 42–48.

6. The effect of magnetophoresis and Brownian diffusion on the levitation of bodies in a magnetic fluid / V. G. Bashtovoi [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2008. – Vol. 44, N 2. – P. 121–126.

7. Influence of Brownian Diffusion on the Statics of Magnetic Fluid / V. G. Bashtovoi [et al.] // Magnetohydrodynamics. – 2007. – Vol. 43, N 1. – P. 3–11.

8. Influence of Mass Transfer Processes on Couette Flow of Magnetic Fluid / V. G.Bashtovoi [et al.] // J. of Nano- and Electronic Phys. – 2013. – Vol. 5, N 4. – Р. 04011–04013.

9. Zubarev, A. Y. Theory of structural transformations in ferrofluids: chains and gas–liquid phase transitions / A. Y. Zubarev, L. Y. Iskakova // Phys. Rev. – 2002. – Vol. 65, N 6. – P. 061406.

10. Zubarev, A. Y. Phase transitions in electro- and magnetorheological fluids / A. Y. Zubarev, L. Y. Iskakova // Colloid J. – 2003. – Vol. 65, iss. 2. – P. 159–165.

11. Iskakova, L. Y. On the theory of phase transitions in magnetorheological suspensions / L. Y. Iskakova, A. Y. Zubarev, A. P. Romanchuk // Colloid J. – 2005. – Vol. 67, iss. 5. – P. 564–572.

12. Behavior of nanoparticle clouds around a magnetized micro-sphere under magnetic and flow fields / C. Magnet [et al.] // Phys. Rev. E. – 2014. – Vol. 89, N 3. – Article number 032310.

13. Pshenichnikov, A. F. Magnetophoresis of particles and aggregates in concentrated magnetic fluids / A. F. Pshenichnikov, A. S. Ivanov // Phys. Rev. E. – 2012. – Vol. 86, N 5. – Article number 051401.

14. Pshenichnikov, A. F. Magnetophoresis, sedimentation, and diffusion of particles in concentrated magnetic fluids / A. F. Pshenichnikov, E. A. Elfimova, A. O. Ivanov // J. Chem. Phys. – 2011. – Vol. 134, iss. 18. – Article number 184508.

15. Pshenichnikov, A. F. Sedimentation of particles in concentrated magnetic fluids: Numerical simulation / A. F. Pshenich- nikov, A. A. Kuznetsov // Magnetohydrodynamics. – 2015. – Vol. 51, iss. 3. – P. 551–560.

16. Russel, W. B. Colloidal Dispersions / W. B. Russel, D. A. Saville, W. R. Schowalter. – Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1989. – 525 p.