Фарадеевская неустойчивость на магнитной жидкости с цепочками

А. Ланге, В. Мехоношин  (Дрезден)

Исследуется параметрическая генерация стоячих волн на свободной поверхности феррожидкости. Исследование влияния горизонтального магнитного поля на Фарадеевскую неустойчивость, начатое в [1], распространено на случай магнитной жидкости с цепочками. Цепочечные агрегаты образуются благодаря диполь - дипольным взаимодействиям в феррожидкости, содержащей крупные частицы. Целью работы является исследование влияния образования цепочек на динамические свойства магнитной жидкости. Особый интерес представляет изучение вязкоупругих свойств феррожидкости, обусловленных цепочками. Образование цепочек значительно увеличивает время релаксации намагниченности в системе, поэтому вязкоупругость жидкости может быть обнаружена в Фарадеевском эксперименте.

Для описания движения феррожидкости с цепочками используется тензор напряжений, предложенный в [2]. Цепочки моделируются эллипсоидами вращения с жестко закрепленными магнитными моментами. Тензор напряжений Лесли-Ериксоновского типа был предложен для такой системы в [3].

Линейный анализ устойчивости осуществляется с использованием стандартной Флоке - подстановки. Исследованы два типа модельных феррожидкостей. К первой группе принадлежат пространственно - однородные феррожидкости (без цепочек), намагниченность которых либо равновесна, либо неравновесна. Вторую группу составляют магнитные жидкости с цепочками, время ориентационной релаксации которых либо пренебрежимо мало, либо конечно.

Показано, что появление даже коротких цепочек, состоящих из нескольких частиц, значительно влияет на порог устойчивости. Наиболее ярко выраженным эффектом является уменьшение критического волнового числа. Причинами этого уменьшения являются: возрастание времени релаксации намагниченности и значительный рост магнитной восприимчивости, обусловленные формированием цепочек. Изменения критической амплитуды ускорения определяются балансом двух конкурирующих факторов: увеличения эффективной вязкости, вызванного образованием цепочек, и уменьшения критического волнового числа, которое приводит к ослаблению вязкой диссипации энергии [1].

Работа выполнена при финансовой поддержке Немецкого научного фонда (DFG грант LA 1182/2-3).

 

1. V. V. Mekhonoshin, A. Lange, Phys. Rev. E 65, 061509 (2002)

2. A. Yu. Zubarev, L. Yu. Iskakova, Phys. Rev. E 61, 5415 (2000)

3. В. Н. Покровский, УФН 105, 626 (1971)