Технологии управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред

Катарина Валерьевна Найгерт, Сергей Николаевич Редников

Аннотация


Анализируются недостатки, присущие классическим гидравлическим дросселирующим устройствам, применяемым в различных прецизионных системах. Авторами рассматриваются существующие методы управления потоком жидкой среды посредством изменения гидродинамического сопротивления рабочей жидкости гидравлической системы. Описываются физические основы реализации управления гидродинамическим сопротивлением магнитореологических и электрореологических рабочих сред. Производится анализ преимуществ использования подобных систем по сравнению с классической запорно-регулирующей гидравлической аппаратурой. Оцениваются преимущества применения магнитореологических регулирующих устройств по сравнению с электрореологическими регулирующими устройствами. На примере магнитореологических систем приводится метод расчета статических характеристик дросселирующих устройств, работающих за счет изменения гидродинамического сопротивления рабочей среды гидравлической системы. Приводится перечень исследований физико-химических свойств частиц магнетика, необходимых в определении параметров, требуемых для расчета управляющего сигнала. Представлены результаты, полученные при проведении сканирующей электронной микроскопии пробы магнитных частиц и спектроскопии магнитных частиц.
Авторами описываются методы комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред. Рассматривается прикладное значение исследований неньютоновских свойств рабочих сред. Авторы приводят пример моделирования требуемых неньютоновских свойств магнитореологической жидкости за счет применения в качестве жидкости носителя дилатантной среды. Указываются преимущества, достигаемые при использовании подобных методов комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред и простейшие способы реализации описанных методов. Предлагается более эффективный метод комбинированного управления расходными характеристиками потока посредством вращающегося управляющего поля и дается обоснование возникающему физическому эффекту.

Ключевые слова


магнитореологические регулирующие устройства; электрореологические регулирующие устройства; дилатантные среды; реологические свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Popov D.N. Dinamika i regulirovaniye gidro- i pnevmosistem [Dynamics and Regulation of Hydraulic and Pneumatic Systems]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1976. 424 p.

Sveshnikov V.K., Usov A.A. Stanochnyye gidroprivody [Machine Tool Hydraulic Drives]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1988. 512 p.

Chuprakov Yu. I. Gidroprivod i sredstva gidroavtomatiki [Hydraulic Drive and Hydro Automation]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1979. 232 p.

Smyk A.F. Fizika. Elektromagnetizm. Kurs lektsiy [Physics. Electromagnetism. Lectures]. Moscow, MGUP, 2007. 160 p.

Steven R.A., Henry A.S. A Review of Power Harvesting Using Piezoelectric Materials. Smart Mater. Struct., 2007, vol. 16, no. 1, pp. 43–50. DOI: 10.1088/0964-1726/16/3/R01

Denisov A.A., Nagornyy V.S. Elektro Gidro- i elektrogazodinamicheskiye ustroystva avtomatiki [Electro Hydro- and Electro Gas Dynamic Automation]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1979. 257 p.

Chertovich A.V., Stepanov G.V., Kramarenko E.Y., Khokhlov A.R. New Composite Elastomers with Giant Magnetic Response. Macromolecular Materials and Engineering, 2010, vol. 295, no. 4, pp. 336–341. DOI: 10.1002/mame.200900301

Kozhushner M.A., Gatin A.K., Grishin M.V. Magnetization reversal of Ferromagnetic Nanoparticles Induced by a Stream of Polarized Electrons. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 414, pp. 38–44. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.04.045

Martinez B., Roig A., Obradors X. Magnetic Properties of Gamma-Fe2O3 Nanoparticles Obtained by Vaporization Condensation in a Solar Furnace. J. Appl. Phys., 1996, vol. 79, pp. 2580–2586. DOI: 10.1063/1.361125

Lyubutin I.S., Gervits N.E., Starchikov S.S. Magnetic and Mössbauer Spectroscopy Studies of Hollow Microcapsules Made of Silica-Coated CoFe2O4 Nanoparticles. Smart Materials and Structures, 2015, vol. 25, no. 1, pp. 015022. DOI: 10.1088/0964-1726/25/1/015022

Brigadnov I.A., Dorfmann A. Mathematical Modeling of Magneto-Sensitive Elastomers. Int. J. Solid. Struct., 2003, vol. 40, pp. 4659–4674. DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00265-8

Dubenko I., Quetz A., Pandey S. Multifunctional Properties Related to Magnetostructural Transitions in Ternary and Quaternary Heusler Alloys. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 383, pp. 186–189. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.10.083

Frayshteter G.B., Danilevich S.Y., Rodionova N.V. Techeniye i teploobmen nen'yutonovskikh zhidkostey v trubakh. [Flow and Heat Transfer of Non-Newtonian Fluids in the Pipes]. Kiev, Naukova dumka, 1990. 216 p.

Kramarenko E.Y., Chertovich A.V., Stepanov G.V. Magnetic and Viscoelastic Response of Elastomers with Hard Magnetic Filler. Smart Materials and Structures, 2015, vol. 24, pp. 035002. DOI:10.1088/0964-1726/24/3/035002

Stepanov G.V., Chertovich A.V., Kramarenko E.Y. Magnetorheological and Deformation Properties of Magnetically Controlled Elastomer with Hard Magnetic Filler. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2012, vol. 324, pp. 3448–3451. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.02.062

Wilkinson W.L. Nen'yutonovskiye zhidkosti [Non-Newtonian Fluids]. Moscow, Mir, 1964. 216 p. 17. Dorfmann A., Ogden R.W. Nonlinear Magnetoelastic Deformations. Q. J. Mech. Appl. Math., 2004, vol. 57 (4), pp. 599–622. DOI: 10.1093/qjmam/57.4.599

Bustamante R., Dorfmann A., Ogden R.W. A Nonlinear Magnetoelastic Tube under Extension and Inflation in an Axial Magnetic Field: Numerical Solution. J. Eng. Math., 2007, vol. 59, pp. 139–153. DOI: 10.1007/s10665-006-9088-4

Bustamante R., Dorfmann A., Ogden R.W. On Variational Formulations in Nonlinear Magnetoelastostatics. Math. Mech. Solids, 2008, vol. 13, pp. 725. DOI: 10.1177/1081286507079832v1

Grunin A.A., Mukha I.R., Chetvertukhin A.V., Fedyanin A.A. Refractive Index Sensor Based on Magnetoplasmonic Crystals. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.03.069

Filipcsei G., Zrínyi M. Magnetodeformation Effects and the Swelling of Ferrogels in a Uniform Magnetic Field. J. Phys. Condens., 2010, Matter 22, pp. 276001. DOI: 10.1088/0953-8984/22/27/276001

Taketomi S., Tikadzumi S. Magnitnyye zhidkosti [The Magnetic Fluids]. Moscow, Mir, 1993. 272 p.

Shlyakhtin O.A., Leontiev V.G., Young-Jei O., Kuznetsov A.A. New Manganite-Based Mediators for Self-Controlled Magnetic Heating. Smart Materials and Structures, 2007, vol. 16, no. 5, pp. 35–39. DOI: 10.1088/0964-1726/16/5/N02

Bohm V., Naletova V.A., Popp J. Material Transport of a Magnetizable Fluid by Surface Perturbation. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 395, pp. 67–72. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.07.036

Carlson J.D., Jolly M.R. MR Fluid, Foam and Elastomer Devices. Mechatronics, 2000, vol. 10, pp. 555–569. DOI: 10.1016/S0957-4158(99)00064-1

Korolev V.V., Lomova T.N., Maslennikova A.N. Magneto Caloric Properties of Manganese (III) Porphyrins Bearing 2,6-Di-Tert-Butylphenolgroups. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 401, pp. 86–90. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.10.014


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.