鐵磁流體是一種人工合成的智能液體材料，在磁場(chǎng)的作用下表現(xiàn)出諸多特殊的流動(dòng)現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油化工、環(huán)境、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。本書(shū)系統(tǒng)闡述了非平衡鐵磁流體力學(xué)方程組、準(zhǔn)平衡鐵磁流體力學(xué)基本方程，詳細(xì)介紹了鐵磁流體的磁化特性和黏度特性，系統(tǒng)描述了不同形式磁場(chǎng)作用下鐵磁流體的平面Couette Poiseuille流、管流、同心圓流動(dòng)和旋轉(zhuǎn)上升流等流動(dòng)形式，對(duì)其中重要結(jié)論進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。
本書(shū)可供鐵磁流體力學(xué)的研究人員、從事鐵磁流體應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)人員以及高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)研究生參考使用。
第1章緒論001
1.1鐵磁流體的基本概念001
1.2鐵磁流體的應(yīng)用002
1.3非平衡鐵磁流體力學(xué)的基本內(nèi)容005
第2章非平衡鐵磁流體力學(xué)基本方程006
2.1Reynolds輸運(yùn)理論006
2.2質(zhì)量守恒方程008
2.3Cauchy應(yīng)力原理和Cauchy運(yùn)動(dòng)方程008
2.4角動(dòng)量守恒方程009
2.5能量守恒方程012
2.6熵增速率方程018
2.6.1平衡熱力學(xué)關(guān)系式018
2.6.2熵增速率方程019
2.7本構(gòu)關(guān)系022
2.7.1ClausiusDuhem不等式022
2.7.2有關(guān)q和j′的本構(gòu)方程023
2.7.3應(yīng)力張量和力偶應(yīng)力張量的本構(gòu)方程023
2.7.4運(yùn)動(dòng)方程的展開(kāi)式026
2.7.5角動(dòng)量方程的展開(kāi)式027
2.8無(wú)電場(chǎng)作用時(shí)運(yùn)動(dòng)方程和角動(dòng)量方程的簡(jiǎn)化形式029
2.9角動(dòng)量方程和運(yùn)動(dòng)方程的另一種簡(jiǎn)化形式029
2.10鐵磁流體的應(yīng)力張量031
第3章準(zhǔn)平衡鐵磁流體力學(xué)簡(jiǎn)介033
3.1準(zhǔn)平衡鐵磁流體力學(xué)方程和應(yīng)力張量033
3.2鐵磁流體的Bernoulli方程034
3.3準(zhǔn)平衡鐵磁流體中的Kelvin力035
3.4鐵磁流體的磁懸浮力036
3.4.1柱形永磁體在具有柱形邊界的鐵磁流體中受到的徑向磁懸浮力036
3.4.2柱形永磁體復(fù)合結(jié)構(gòu)在鐵磁流體中受到的徑向磁懸浮力051
3.4.3磁荷鏡像法計(jì)算永磁體在鐵磁流體中受到的軸向磁懸浮力057
3.4.4電流鏡像法計(jì)算永磁體在鐵磁流體中受到的軸向磁懸浮力061
第4章鐵磁流體的磁化特性066
4.1平衡磁化方程066
4.2磁化弛豫068
4.3唯象磁化方程Ⅰ069
4.4微觀磁化方程072
4.5唯象磁化方程Ⅱ074
第5章鐵磁流體的黏度及磁黏效應(yīng)076
5.1鐵磁流體的本征黏度076
5.2靜磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)黏度078
5.3交變磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的“負(fù)黏度”083
5.3.1低剪切率時(shí)小振幅交變磁場(chǎng)作用下的旋轉(zhuǎn)黏度083
5.3.2低剪切率時(shí)有限振幅交變磁場(chǎng)作用下的旋轉(zhuǎn)黏度089
第6章鐵磁流體平面CouettePoiseuille流094
6.1普通流體的CouettePoiseuille流094
6.2恒定均勻磁場(chǎng)作用下鐵磁流體的流動(dòng)特性095
6.2.1無(wú)量綱形式的鐵磁流體動(dòng)力學(xué)方程組095
6.2.2恒定磁場(chǎng)作用時(shí)鐵磁流體CouettePoiseuille流控制方程097
6.2.3弱場(chǎng)條件下流速分布的漸進(jìn)解098
6.2.4數(shù)值求解鐵磁流體動(dòng)力學(xué)方程組時(shí)應(yīng)用的方法和參數(shù)101
6.2.5應(yīng)用不同磁化方程時(shí)非磁場(chǎng)方向上的磁化強(qiáng)度102
6.2.6恒定均勻磁場(chǎng)作用下CouettePoiseuille流中的磁化弛豫效應(yīng)103
6.2.7各物理量對(duì)流動(dòng)特性的影響關(guān)系104
6.3恒定梯度磁場(chǎng)作用下鐵磁流體的流動(dòng)特性109
6.3.1梯度磁場(chǎng)作用時(shí)的控制方程109
6.3.2鐵磁流體內(nèi)的磁場(chǎng)分布和流速分布特征111
6.3.3恒定梯度磁場(chǎng)作用時(shí)鐵磁流體的流動(dòng)特性111
6.4時(shí)變磁場(chǎng)作用下鐵磁流體的流動(dòng)特性121
6.4.1弱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的鐵磁流體Couette流121
6.4.2不考慮自旋黏度時(shí)交變和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下的流動(dòng)特征125
6.4.3考慮自旋黏度時(shí)交變和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下的流動(dòng)特征137
第7章鐵磁流體管流152
7.1恒定均勻磁場(chǎng)作用下的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)152
7.1.1軸向磁場(chǎng)作用下的流動(dòng)特征152
7.1.2徑向磁場(chǎng)作用下的流動(dòng)特征158
7.1.3流量和阻力系數(shù)1607.2恒定非均勻磁場(chǎng)作用下的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)161
7.2.1弱非平衡態(tài)時(shí)的流動(dòng)特征161
7.2.2非平衡態(tài)時(shí)的流動(dòng)特征165
7.3振蕩磁場(chǎng)中的流動(dòng)167
7.4鐵磁流體管流中的自發(fā)旋轉(zhuǎn)171
7.4.1控制方程及求解171
7.4.2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的條件174
第8章鐵磁流體同心圓流動(dòng)178
8.1鐵磁流體的流速和渦量178
8.2圓筒靜止時(shí)鐵磁流體內(nèi)的磁場(chǎng)分布和平衡磁化強(qiáng)度180
8.3圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鐵磁流體的磁化強(qiáng)度183
8.4圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓筒內(nèi)垂直于外磁場(chǎng)方向上的磁場(chǎng)184
第9章鐵磁流體旋轉(zhuǎn)上升流186
9.1鐵磁流體表層的旋轉(zhuǎn)速度186
9.1.1作用在鐵磁流體上的磁力矩187
9.1.2鐵磁流體表層的旋轉(zhuǎn)速度188
9.2作用在鐵磁流體上的力矩189
9.2.1基于自旋擴(kuò)散理論的鐵磁流體旋轉(zhuǎn)速度和顆粒角速度190
9.2.2作用在容器壁面上的力矩196
參考文獻(xiàn)199
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