Ученые провели исследование перекачивания жидкости с помощью насоса-дозатора на основе магнитной жидкости, содержащей намагничивающееся тело.

Исследование было проведено работниками лаборатории физико-химической гидродинамики. Они спроектировали и создали прототип насоса-дозатора, в основе которого магнитная жидкость, содержащая внутри себя сферическое тело из намагничивающегося материала.

Управление насосом осуществляется однородным магнитным полем, которое концентрируется телом. В возрастающем магнитном поле уровень магнитной жидкости над сферическим телом увеличивается, если обеспечить ее приток, за счет чего поднимается поршень и дозирует немагнитную жидкость. По результатам видеофиксации эксперимента построены зависимости подъема поршня, разделяющего жидкости, и вытесненного объема от магнитного поля.

Построена математическая модель работы насоса-дозатора с поршнем, которая позволяет оценить скорость поршня и исследовать влияние параметров задачи на его движение. Новая модель учитывает нелинейную зависимость намагниченности магнитной жидкости от поля. Расчеты с использованием усовершенствованной математической модели позволили улучшить совпадение с данными эксперимента. Были построены зависимости дозируемого объема от величины приложенного поля.

«Предлагаемый прототип имеет ряд преимуществ: он управляется дистанционно при помощи внешнего магнитного поля, что позволяет менять скорость дозирования и дозировать жидкости с высокой точностью. Применение однородного управляющего магнитного поля также помогает уменьшать размеры устройства, которые не ограничиваются характерными масштабами изменения магнитного поля», - сообщила ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химический гидродинамики Пелевина Дарья Андреевна.

Предложенный прототип и его математическая модель демонстрируют еще одну возможность применения магнитной жидкости в разработке техники, а именно в качестве привода дозирующего устройства.

Работы выполнены в рамках гранта РНФ № 20-71-10002, https://rscf.ru/project/23-71-50001/. Результаты работы опубликованы в журнале «Известия РАН. Механика жидкости и газа».