磁场下气泡及磁液弹珠运动特性研究
发布时间:2021-01-15 18:44
磁性颗粒在磁场作用下发生的定向迁移现象称之为磁泳。以往只有具有磁性的物质才可以通过磁泳技术进行非接触式操控,但是随着磁性液体的出现,对非磁性物质的磁操控逐渐成为了可能。在微流动技术、生命科学和化学分析工程领域经常需要对液滴或非磁性颗粒进行非接触式操控和分离等操作。磁场由于不需要与样本对象直接接触,不会对操控对象有充电加热等影响,是一种非常理想的操控方式。鉴于微质量液体和磁性液体中非磁性物质的磁操控在微流动技术中的潜在应用,本文对磁性液体中气泡和液体表面上磁性液体弹珠在磁场作用下的运动特性做了理论和实验研究,旨在探索磁场对磁性和非磁性物质的运动影响,拓展磁性液体的应用,同时针对液体弹珠这一特殊对象,希望可以提供一种新的微质量液体定向输送方法。本文用磁荷理论推导了磁场作用下磁性物质和磁性液体中非磁性物质受到的磁场作用力计算公式,只有当物体与其周围介质存在磁化强度之差时才会受到磁体积力的作用。磁场作用下物体受到的磁体积力与物体和其周围介质之间的磁化强度之差和磁场梯度成正比。磁性液体中非磁性物质在磁场中受到的磁体积力非常微弱,加之磁性液体为黑色不透明的胶体溶液,常规实验条件下很难观测到磁场引起...
【文章来源】:昆明理工大学云南省
【文章页数】:84 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 磁性液体与磁操控技术
1.2 磁性液体中气泡的运动
1.3 液体弹珠及其操控
1.3.1 液体弹珠的特性
1.3.2 液体弹珠的操控
1.4 本文的主要研究内容
1.4.1 研究目的与意义
1.4.2 研究内容
第二章 理论模型
2.1 颗粒在磁场作用下受到的磁体积力
2.1.1 磁体积力与磁场参数的关系
2.1.2 磁化强度理论
2.2 磁场作用下磁性液体中气泡运动模型
2.2.1 磁场对气泡运动速度的影响
2.2.2 磁场对磁性液体中气泡形状的影响
2.3 磁场作用下液体表面磁性液体弹珠的运动模型
2.3.1 液体表面上液体弹珠的浮动原理
2.3.2 磁场作用下浮动磁性液体弹珠的运动速度
2.4 磁偶极子模型与磁场引发颗粒之间的相互作用
2.4.1 等效磁偶极子模型
2.4.2 磁场引发颗粒之间的相互作用力
2.5 本章小结
第三章 磁场作用下磁性液体中气泡运动实验研究
3.1 实验装置与方法
3.1.1 磁性液体的制备
3.1.2 实验装置
3.1.3 磁场设计与测量
3.1.4 图像处理方法
3.2 实验结果与分析
3.2.1 磁场对气泡运动速度的影响
3.2.2 磁场引发气泡及颗粒之间的相互作用
3.3 本章小结
第四章 磁场作用下浮动磁性液体弹珠运动实验研究
4.1 实验系统与方法
4.1.1 磁性液体弹珠的制备
4.1.2 实验装置
4.1.3 线圈结构与磁场
4.1.4 图像处理方法
4.2 实验结果与分析
4.2.1 浮动液体弹珠静力学分析
4.2.2 磁场作用下浮动磁性液体弹珠的运动速度
4.2.3 磁场引发磁性弹珠之间相互作用
4.3 液体表面磁性液体弹珠磁操控实验尝试
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 本文创新点
5.3 研究展望
参考文献
致谢
附录: 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]垂直圆管氮气-磁性液体两相流电磁感应现象[J]. 施东晓,毕勤成,何永清. 工程热物理学报. 2012(08)
[2]液体弹珠及其研究进展[J]. 闫超,李梅,路庆华. 化学进展. 2011(04)
本文编号:2979325
【文章来源】:昆明理工大学云南省
【文章页数】:84 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 磁性液体与磁操控技术
1.2 磁性液体中气泡的运动
1.3 液体弹珠及其操控
1.3.1 液体弹珠的特性
1.3.2 液体弹珠的操控
1.4 本文的主要研究内容
1.4.1 研究目的与意义
1.4.2 研究内容
第二章 理论模型
2.1 颗粒在磁场作用下受到的磁体积力
2.1.1 磁体积力与磁场参数的关系
2.1.2 磁化强度理论
2.2 磁场作用下磁性液体中气泡运动模型
2.2.1 磁场对气泡运动速度的影响
2.2.2 磁场对磁性液体中气泡形状的影响
2.3 磁场作用下液体表面磁性液体弹珠的运动模型
2.3.1 液体表面上液体弹珠的浮动原理
2.3.2 磁场作用下浮动磁性液体弹珠的运动速度
2.4 磁偶极子模型与磁场引发颗粒之间的相互作用
2.4.1 等效磁偶极子模型
2.4.2 磁场引发颗粒之间的相互作用力
2.5 本章小结
第三章 磁场作用下磁性液体中气泡运动实验研究
3.1 实验装置与方法
3.1.1 磁性液体的制备
3.1.2 实验装置
3.1.3 磁场设计与测量
3.1.4 图像处理方法
3.2 实验结果与分析
3.2.1 磁场对气泡运动速度的影响
3.2.2 磁场引发气泡及颗粒之间的相互作用
3.3 本章小结
第四章 磁场作用下浮动磁性液体弹珠运动实验研究
4.1 实验系统与方法
4.1.1 磁性液体弹珠的制备
4.1.2 实验装置
4.1.3 线圈结构与磁场
4.1.4 图像处理方法
4.2 实验结果与分析
4.2.1 浮动液体弹珠静力学分析
4.2.2 磁场作用下浮动磁性液体弹珠的运动速度
4.2.3 磁场引发磁性弹珠之间相互作用
4.3 液体表面磁性液体弹珠磁操控实验尝试
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 本文创新点
5.3 研究展望
参考文献
致谢
附录: 攻读硕士学位期间取得的科研成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]垂直圆管氮气-磁性液体两相流电磁感应现象[J]. 施东晓,毕勤成,何永清. 工程热物理学报. 2012(08)
[2]液体弹珠及其研究进展[J]. 闫超,李梅,路庆华. 化学进展. 2011(04)
本文编号:2979325
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