磁性流體在有限厚度流體層之界面不穩定現象研究

Instabilities of Ferrofluids Immersed in Fluid Layer with a Finite Thickness

劉佳芬

指導教授 ： 陳慶耀

國立交通大學/工學院/機械工程系所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6842/NCTU.2010.00457

摘要

本文以實驗方法有系統地研究磁性流體沉浸於薄層的非磁性流體中受均勻垂直磁場所產生的羅森史維格不穩定現象發展情形。對於不同初始直徑和不同磁場強度的可互溶液滴而言，我們論證了其所產生的混合型不穩定現象(同時產生突出峰和迷宮化現象)，並且彼此間力學的發展互相耦合。對於初始直徑較小的液滴而言，因受限於流體層內而形成受到迷宮化不穩定現象主宰的情形。當磁性流體的體積足夠時，三維的突出峰將突破流體層表面，此時則主要受到羅森史維格不穩定現象主導。另一方面，在目前的實驗當中，不可互溶液滴則受到表面張力的限制而無迷宮化現象的產生。在本文中不可互溶液滴形成的羅森史維格不穩定現象，我們觀察到其有明顯的不同階段產生。在磁場關閉後再開啟時可觀察到有趣的羅森史維格不穩定現象。

關鍵字

磁性流體 ； 垂直磁場 ； 羅森史維格不穩定現象 ； 迷宮化現象 ； 混合型不穩定現象

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無資料

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ferrofluid ； perpendicular magnetic field ； Rosensweig instability ； labyrinthine instability ； hybrid-type ferrohydrodynamic instability

參考文獻

[17]李奇軒, ”磁性液滴薄層分裂之研究”, 國立交通大學碩士論文, (2009)

[1] M. D. Cowley and R. E. Rosensweig, “The interfacial stability of a ferromagnetic fluid,” J. Fluid Mech., 30, 671(1967).

[2] C.-Y. Chen and L.-W. Lo, “Breakup of thin films of micro magnetic drops in perpendicular fields,” J. Magn. Magn. Mater. , 305, 2, 440(2006).

[3] C. Gollwitzer, G. Matthies, R. Rither, I. Rehberg and L. Tobiska, “Surface topography of a magnetic fluid-a quantitative comparison between experiment and numerical simulation”, J.Fluid Mech,571,455-474,(2007).

[4] R. Richter and I. V. Barashenkov‚“Two-dimensional solitons on the surface of magnetic fluids”‚Phys.Rev.Lett.‚94‚184503‚(2005).