本论文系统的研究了油基纳米Fe_3O_4磁性流体的制备和流变学特性,并研究了磁性流体的本构方程和宏观动力学特性。 (1)采用一步法制备了煤油基和硅油基磁性流体。采用微波加热的方法来增强磁性纳米粒子的结晶度,制备了结晶更好、饱和磁化强度更高的磁性流体。对比了微波制备的磁性流体的与传统方法制备的磁性流体的性能区别。 (2)采用可外加磁场的锥板式粘度计,研究了磁性流体的流变特性,研究表明磁性流体有明显的剪切变稀现象,其流变本构方程符合Herschel-Bulkley模型。 (3)从磁性流体磁场作用下的微观结构出发,采用微观质点的力学模型,分析了磁性流体在外加磁场作用下,固体粒子成团、极化,粒子团成链后链内部的作用力,得到了描述磁性流体屈服应力的微观力学模型,发现通过该模型计算的屈服应力数据,可以很好的与实验数据相吻合,并进一步获得了一个可以描述磁性流体流变特性的本构方程。 (4)对流经毛细管口的磁性流体液滴的生长和破裂过程,进行了二维的宏观动力学模拟,并考察了外加磁场强度对磁性流体液滴的生长破裂过程的影响。在实验中使用CCD高速摄像机组成的系统,对磁性流体流经毛细管口的液滴的生长和破裂过程进行实验研究,结果表明宏观动力学模拟结果与实验相符的很好。 (5)在实验中使用CCD高速摄像机,观察水基磁性流体和硅油的两层流动的宏观动力学特性,结果发现,模拟计算所得到的硅油与水基磁性流体的界面变化情况与实验所拍摄的界面变化情况能很好地吻合。
