磁流体运动稳定性方程组椭圆特性分析和铁磁流体发电实验研究

摘要

目前对磁性流体的研究主要以铁磁流体为主，它作为一种创造性的磁性材料，越来越得到相关学者们的广泛关注。铁磁流体是一种由纳米级单畴固体磁性颗粒(3-15nm)、载体溶剂以及表面分散剂(10％-20％)混合制成的一种相对稳定的胶状液体。本文主要从两方面研究铁磁流体的相关性质：一方面分析磁流体运动稳定性方程组的椭圆特性；另一方面搭建了一个利用铁磁流体发电的实验平台，通过实验测量所得数据，分析铁磁流体发电实验中各个相关的量(如内阻、电压等)受到各项因素(如温度、流速、外磁场等)影响的情况，并得出相关结论。其具体内容如下：
　　1.给出无量纲的磁流体运动稳定性方程组，通过对磁流体运动稳定性方程组的特征分析，可以得出以下结论：线性的磁流体运动稳定性方程组整体来说呈现出抛物型特征，而非线性的磁流体运动稳定性方程组整体来说为双曲-抛物型的；运用次特征理论对磁流体运动稳定性方程组进行分析表明，对速度U，在亚声速区，线性磁流体运动稳定性方程组显示出椭圆型特征，而在跨声速区呈现出双曲-抛物型特征；对速度U+u，在亚声速区，非线性磁流体运动稳定性方程组显示出椭圆型特性，而在跨声速区呈现出抛物型特征。基于以上分析所得结果，我们进一步探讨了消除上述方程组的椭圆特性的方法。
　　2.我们在计算流体实验室搭建了一个磁流体发电实验平台，研究了流体温度和流体速度对铁磁流体发电所产生的电动势和内阻以及电流的影响，实验所测数据结果和理论预测结果基本一致。另外，通过使用不同磁力的外磁场进行实验，将所测量数据进行了比较和分析。实验数据分析表明：通过增大磁流体的流动速度，或者提高外磁场的大小，我们都可以测量到较大的感应电动势的输出，另外提高温度也可以得到较大的感应电动势，但温度对发电效率的影响较小。通过以上实验奠定了进一步对铁磁流体研究的基础。

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第一章 绪 论

§1.1 铁磁流体研究背景及意义

§1.2 磁流体运动稳定性方程组的研究进展

§1.3 磁流体发电实验的介绍及研究进展

§1.4 本文的主要工作

第二章 磁流体运动稳定性方程组的椭圆特性分析

§2.1 磁流体力学基本方程组

§2.2 磁流体运动稳定性方程组的特征和次特征

§2.2.1 线性磁流体运动稳定性方程组的特征和次特征

§2.2.2 非线性磁流体运动稳定性方程组的特征和次特征

§2.3 消除磁流体运动稳定性方程组的剩余椭圆特性途径

第三章 铁磁流体发电平台及结果分析

§3.1 磁流体发电实验系统

§3.1.1 实验装置

§3.1.2 实验所用流体

§3.1.3 实验过程

§3.1.4 实验原理及实验过程

§3.2 实验结果分析

总结与展望

参考文献

致谢