ИСТИНА

В магнитном поле линейного проводника с током магнитная жидкость между двумя соосными цилиндрами меняет свою форму поверхности при квазистатическом изменении тока в проводнике. При некоторых значениях тока в проводнике и объема магнитной жидкости форма поверхности может меняться скачкообразно и может наблюдаться гистерезис формы, то есть формы магнитной жидкости при увеличении тока в проводнике не совпадают с формами при уменьшении тока. В условиях гидроневесомости такая магнитожидкостная перемычка между цилиндрами может занимать любое положение вдоль проводника, и она не может выдерживать никакого перепада давления. Чтобы зафиксировать положение магнитной жидкости, в данной работе в случае гидроневесомости рассматривается задача о тяжелой, несжимаемой, однородной, изотермической магнитной жидкости конечного объема между соосными коническими и цилиндрической поверхностями, на оси которых находится линейный проводник с током. Наличие ограничивающих конических поверхностей позволяет такой магнитожидкостной перемычке выдерживать перепад давления. С учетом закона Ланжевена получено общее аналитическое решение, описывающее форму поверхности магнитной жидкости в поле линейного проводника в случае гидроневесомости. Исследовано влияние характера смачивания магнитной жидкостью ограничивающих твердых поверхностей на форму поверхности магнитной жидкости. В случаях смачивания и несмачивания предложена методика исследования разрушения и восстановления магнитожидкостной перемычки между соосными коническими и цилиндрической поверхностями в магнитном поле линейного проводника при наличии перепада давления. Показано, что перепад давления в случае несмачивания может приводить к неоднозначности формы магнитной жидкости, связанным с ней скачкообразным изменениям и гистерезису формы, чего не обнаружено в случае смачивания. Также показано, что перемычка заданного объема может распасться предсказуемым образом при токе распада и непредсказуемым образом при критическом токе. В зависимости от значений объема магнитной жидкости и тока распада перемычка может как восстановиться, так и не восстановиться. Обнаружено, что в случае смачивания существует пороговое значение тока, начиная с которого перемычка может выдерживать ненулевой перепад давления. В случае несмачивания перемычка может выдерживать перепад давления даже при нулевом токе. В случае смачивания при значениях параметров задачи, аналогичных случаю несмачивания, перемычка выдерживает намного меньший перепад давления, чем в случае несмачивания. Таким образом, разработанные методики изучения деформации поверхности магнитной жидкости в магнитном поле линейного проводника с током могут найти практическое применение при расчете характеристик и конструировании прототипов насосов, клапанов, прерывателей, дозаторов и других устройств с управляемым положением магнитной жидкости, в которых периодически меняется магнитное поле. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 16-51-12024).