磁性液体

摘要： 针对太阳能帆板等长直部件产生的复杂振动,结合磁性液体动力吸振器的运动与浮力方程,设计了一种衰减平面内任意方向直线与扭转振动的磁性液体动力吸振器。采用有限元仿真软件建立了吸振器仿真模型,研究吸振器充满磁性液体时顶板形状、永磁体直径和永磁体上通孔半径对吸振器悬浮力和刚度的影响。结果表明,永磁体直径增大或通孔减小会增大吸振器悬浮力和刚度,采用异形顶板时质量块直线行程更大且顶板形状不影响刚度。最后通过实验研究永磁体直径与磁性液体加入量对质量块所受悬浮力的影响。结果表明永磁体较大时质量块所受悬浮力随磁性液体添加而增大的速度更快,为避免“缓坡”的出现,应在质量块上下永磁体位置均匀添加磁性液体。

摘要： 对磁性液体动静密封时界面形状的研究是解决密封液体界面不稳定的关键。由于磁性液体密封装置材料的限制,利用试验的方法观察密封时的界面形状存在一定困难。基于数值计算和理论推导相结合的方式,对磁性液体动静密封时的界面形状进行研究。研究表明,静密封时,密封压力和密封间隙处磁感应强度分布是决定磁性液体界面形状的主要因素,当外界压力为理论密封压力最大值的50%时,界面形状呈现双曲线函数轮廓,有利于界面稳定;当外界压力为理论密封压力最大值的75%时,界面形状存在凸起,严重影响界面稳定性;当密封压差为理论密封压力最大值时,界面形状呈现S型,界面稳定性较好。动密封时,界面形状受转速、轴径、外界压力、磁感应强度分布共同影响,对动密封时界面形状推导了理论公式。

摘要： 磁性液体密封是一种新型密封方式,具有零泄漏、无污染、寿命长和可靠性高等优点,广泛应用于干式罗茨真空泵、反应釜、船舶尾轴和旋转式血泵等密封领域。目前,磁性液体密封技术在气体、真空条件下的应用已趋于成熟,但在液体密封方面起步较晚,存在密封界面稳定较差、磁性液体乳化失效等一系列问题。因此,基于磁性液体在液体密封领域的研究及应用现状进行归纳总结,从而为磁性液体在液体密封领域发展提供理论参考。

摘要： 通过化学共沉淀法制备纳米磁性颗粒,由表面活性剂包覆后分散于全氟聚醚油中,得到具有优异性能的磁性液体。通过X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等表征颗粒的微观结构、包覆效果及表面活性剂用量、颗粒含量、基液粘度、磁场作用对磁性液体分散稳定性的影响。结果表明,颗粒的粒径为10~20 nm,颗粒为类超顺磁性材料,能够被表面活性剂氟醚酸化学包覆。随氟醚酸用量增多,包覆颗粒由红棕色粉末状逐渐变为黑色粘稠物,磁性液体的分散稳定性先升高后降低;随颗粒含量减少及基液粘度增大,磁性液体的分散稳定性有升高趋势;磁场作用使部分团簇颗粒发生沉降。制备出具有较高分散稳定性的氟醚油基磁性液体,有利于提升其在密封、润滑、减振等领域中的应用效果。

摘要： 文中基于磁性液体的磁特性和流动性,提出了一种利用磁性液体的晃动将机械运动直接转化为电能的振动能量收集器。理论推导了磁场作用下能量收集器输出感应电动势的数学表达式,借助有限元仿真软件COMSOL Multiphysics建立了磁性液体振动能量收集器磁场分布和流体运动的仿真模型,设计了振动结构在正弦激励下的能量收集测试实验,探究了外部激振频率、磁性液体种类和外磁场强度等因素对电阻两端输出电压的影响规律。实验结果表明:磁性液体振动能量收集器可以在低频激励水平作用下有效地收集能量,且具有较宽的工作频带。

摘要： 磁性液体密封应用于大轴径的工况下时,环形永磁体作为磁性液体密封的磁源结构,存在因直径过大导致充磁不均匀进而引发的密封耐压能力降低的问题。为解决这一问题,设计了一种轴上永磁体的磁性液体密封结构,该结构的环形永磁体设计在轴上,与传统的磁性液体密封相比减小了环形永磁体的直径,同时减小了结构总体的轴向尺寸,使其具有结构紧凑的特点。通过有限元仿真对环形永磁体的几何参数进行优化,同时对比了新结构在极靴上开极齿和在环形永磁体上开极齿两种方式耐压能力的区别。通过模拟分析得到所设计密封结构磁通密度在极齿上的分布以及大小,并计算出理论耐压能力,证明了所设计密封结构的合理性。

摘要： 2022年8月底,北京市科学技术委员会公示了2021年度北京市科学技术奖评审委员会评审结果。其中,由高端装备界面科学与技术全国重点实验室牵头的项目“极端工况下高端装备磁性液体动密封关键技术与应用”及“面向高承载低摩擦的界面分子设计与调控”分别获北京市科学技术奖技术发明奖一等奖、北京市科学技术奖自然科学奖二等奖。北京市科学技术奖是北京市人民政府设立的奖项,旨在奖励科技界的优秀人士与团体。

摘要： 矿山机械的采掘类机械臂是具有挠性结构的部件,挠性部件通常刚度低、阻尼小,在外部环境的干扰下,容易产生不必要的低频率小振幅振动。在采掘工作时,机械臂会受到外部扰动而产生摆动,并且难以通过自身的结构消除外部扰动引起的受迫振动,采掘精度和工作稳定性会受到极大的影响。磁性液体阻尼减振器对振动灵敏度高、不需要外部激励,并且自身体积小、质量轻、工作性能稳定,用于长直挠性部件的低频、小振幅减振,具有不可替代的优势。

摘要： 为研究表面织构对磁性液体动压润滑性能的影响,在流体动压润滑条件下,分析圆形凹坑型织构改善摩擦副润滑性能的作用机理;基于弹流润滑理论,采用CFD方法模拟圆形凹坑表面织构深度与油膜承载力的关系;运用MATLAB神经网络非线性映射功能,利用粒子群优化算法优化表面织构深度,以圆形微凹坑为例,分析摩擦表面微观形态对磁性液体润滑油膜承载能力的影响。研究结果表明:随着凹坑深度参数的变化,磁性液体承载能力存在峰值区间,在此区间内承载能力最大;适当几何尺寸的表面织构能够提高磁性液体润滑油膜的承载力,并改善流体润滑性能,为表面织构的形貌尺寸设计提供理论依据。

摘要： 作为磁性液体最成熟的应用之一,磁性液体密封的极齿结构易出现因安装和转轴跳动而剐蹭损坏的问题,且常用的极齿结构因尺寸微小,还存在加工工艺差和大间隙下密封性能差的问题,从而导致密封失效。为了解决上述问题,首次提出使用环形导磁片和不导磁片交替放置的无齿磁性液体密封结构,新型密封的结构优势明显,经ANSYS仿真计算,并与经典磁性液体密封进行了对比,发现新结构具有一定的耐压能力,可以替代磁性液体密封的经典结构;随后运用Design-Expert统计工具对无齿磁性液体密封进行优化设计,为无齿磁性液体密封的设计提供参考方案。该方法设计出的无齿磁性液体密封在工程中已有成功应用,密封良好,可靠性高。

摘要： 本文针对风电塔架的减振问题提出了一种球形半主动谐振磁性液体阻尼器,分析了阻尼器的工作原理.首先,考虑磁性液体和永久磁铁的物理参数,利用永磁体在梯度磁场和均匀磁场中的阻尼特性,计算了阻尼器中磁性液体的两种流动阻尼耗能,得出磁性液体的流动速度分布;其次,借助于COMSOL商用分析软件,建立了谐振磁性液体阻尼器的磁场-流场耦合数值仿真模型,计算了阻尼器内的磁场分布和流场分布;最后,分析了线圈电流对阻尼器内磁性液体流速的调节作用,以及永磁体尺寸对流动能量损耗的影响,得出流动能量损耗随线圈电流和永久磁铁尺寸的增大而增大.计算结果表明本阻尼器能够很好的耗散振动能量,消减振动.

摘要： 传感器是磁性液体的重要应用领域之一.本文研究了一种量程可调式磁性液体微压差传感器,该传感器外壳为玻璃管,管内中间为一个两端吸附磁性液体的圆柱形永磁体.玻璃管内两端固定两个环形永磁体,为中间永磁体提供回复力.转换元件为霍尔元件,通过改变测量点的位置可以实现多量程测量.借助COMSOL商用分析软件和曲线拟合的方法推导了传感器的耐压能力公式,结果表明,耐压能力与玻璃管和中间永磁体间距呈线性关系.仿真得到不同量程下的磁感应强度与中间永磁体位移关系.进行了静态实验研究,得到传感器的输出特性曲线,与仿真结果吻合;进行了动态仿真研究,得到传感器在阶跃信号下的输出特性,并计算得到传感器的阻尼比和固有频率.

摘要： 磁性液体既具有普通液体的性能,又有超顺磁性.分析了磁性液体的磁化机理,测量了磁性液体的磁化曲线,并对工作磁场中的磁性液体的磁化曲线进行了拟合.将磁性液体用于传感器研究,通过计算得出传感器的灵敏度与磁性液体的磁导率之间的关系,并设计相应实验,通过实验得出结论:传感器的灵敏度随着磁性液体磁化强度的增强而逐渐增大,但是在磁性液体磁化强度增大的同时,密度也会增大,从而造成随着磁化强度的增强,传感器灵敏度增长逐渐迟缓.

摘要： 采用VOSET界面追踪法,结合麦克斯韦方程及耦合表面张力和磁力的动量方程,建立了均匀磁场中磁性液体不可压缩两相流动的数值模型.推导了麦克斯韦方程的二维理论解,并用于验证数值解,两者吻合良好.假设磁性液体为线性磁性材料,计算了磁场作用下无重力磁性液体液滴振荡及非磁性气泡在磁性液体中上升的问题,模拟结果表明液滴或气泡均会沿磁场方向拉长,磁场越强变形越明显;磁感线在相界面出现弯曲,弯曲方向指向磁导率大的介质.

摘要： 采用数值计算方法,研究了非均匀磁场中磁性液体液滴在微流控芯片中的输运行为.磁性液体的磁化方程采用非线性磁化强度模型,并根据磁场分布得磁体积力的空间表达.在受力分析的基础上,忽略了微液滴的惯性力项,建立简化了的液滴运动方程,并用3阶龙格-库塔法求解.本文定量分析了液滴直径、连续相介质粘度、流速以及非均匀外磁场强度对液滴运动轨迹的影响.结果表明,液滴沿主流中心线的偏移与液滴直径、外磁场强度成正比,与连续介质的流量和粘度成反比.

摘要： 本文针对常规水泵振动和噪声较大的现状,设计了一种利用磁性液体“场致软磁特性”解决机械振动和噪声的磁性液体静音水泵,通过实验测量得出机械效率与磁性液体的磁饱和强度成正比,采用GBT 13802-1992工程机械辐射噪声测量的通用方法测量出磁性液体静音水泵工作时的噪声声级为25.0dB,与普通离心泵相比降低了44.2dB.

摘要： 提出了一种基于磁性液体的减振器,对磁性液体减振器的工作原理和减振性能进行了分析研究.用有限元方法对永磁体在磁性液体中的悬浮高度进行了仿真,得到了永磁体在磁性液体中的悬浮高度随永磁体的直径和长度的变化曲线;实验测试了不同参数磁性液体减振器的减振性能,并对实验结果进行了比较分析,总结出影响减振器性能的因素,得到减振器的减振性能与悬臂梁的初始状态和永磁体尺寸的关系.

摘要： 基于磁性液体与非磁性气泡磁导率的差异，理论分析与实验研究了氮气-磁性液体两相流的电磁感应现象。以颗粒体积浓度为3.83%的水基Fe3O4 磁性液体为工质，同时采用物性与其相近的去离子水进行流型的可视化对比研究。研究结果表明，当管内为泡状流、弹状流、搅拌流时均能产生毫伏级的感应电压，且感应电压的峰峰值随着气体流量的增加而增大，另外根据感应电压随时间变化的波形可以辨识出管内的流型。

摘要： 磁性液体微压差传感器用磁性液体作为磁芯,磁性液体既具有固体材料的磁性又具有液体材料的流动性及粘性等特性。本文采用旋转粘度计法测量了磁性液体的粘度,并分析了外磁场对磁性液体粘度的影响。考虑磁场对磁性液体粘度的影响和磁性液体的流动性对磁场的影响二者之间的耦合关系,对微压差传感器磁-流耦合进行建模及求解,对微压差传感器数学模型进行优化。利用有限元方法对磁性液体微压差传感器磁场和流体场进行分析。

摘要： 采用微细电加工技术在铁磁性材料表面制备出具有规则排布的磁性薄膜阵列。以磁性液体为润滑材料，对具有该薄膜阵列的表面摩擦学特性进行研究。试验采用销盘式试验机，在不同载荷及速度条件下，对具有不同参数的薄膜阵列试样进行摩擦学评价。同时将试验结果与非铁磁性材料为基体的试样进行比较，着重分析不同基体材料对润滑特性的影响，揭示其内在的机理。

摘要： 本发明提出了一种用导磁性纳米线磁性液体提高磁性液体密封耐压能力的方法，属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封。该导磁性磁性液体是在现有的磁性液体中加入横向尺寸为10～100nm，长度为100～300μm的纳米线，并加入适量表面活性剂，搅拌四十至五十分钟，形成导磁性纳米线磁性液体。将所述导磁性纳米线磁性液体注入到磁性液体密封的密封间隙中。现有的磁性液体包括氟碳化合物基磁性液体、酯基磁性液体等。解决了现有的磁性液体密封耐压能力较低的问题。

摘要： 本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置。所述提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置包括壳体、转轴、第一极靴、第二极靴、永磁体和隔板，壳体限定出轴室。第一极靴和第二极靴中的每一者套在转轴的外侧。永磁体套在转轴的外侧。隔板套在转轴的外侧，隔板与转轴相连，隔板在转轴的轴向上位于第一极靴和第二极靴之间。根据本发明实施例的提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置具有自修复能力和密封耐压性能好等优点。

摘要： 一种磁性液体密封装置磁性液体逐级推移加注法，属于机械工程密封领域。本发明结构简单，能均匀有效地加注磁性液体，减少磁性液体注入时的损失，解决了磁性液体密封装置中，由于磁性液体对磁场响应及密封间隙小等原因，致使磁性液体难以均匀注入到密封间隙中的问题。该方法是使导磁轴(16)、导磁套筒(17)、极靴、永磁体形成磁场回路，将磁性液体(15)注入到由导磁轴(16)的斜面和极靴之间形成的储液空间，使导磁轴(16)、导磁套筒(17)低速旋转并向上推移，利用磁场分布和磁性液体对磁场响应特性，磁性液体(15)将被快速吸附到极齿处的密封间隙内，形成磁性液体“O”型密封环，依次对每个极靴进行加注，实现磁性液体的均匀有效注入。

摘要： 一种磁性液体密封装置的磁性液体注入方法，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封装置在使用时，由于密封间隙小、磁性液体对磁场的响应特性等原因，磁性液体难以有效、均匀注入密封装置内的问题。该方法是将磁性液体(11)放在导磁储液柱(13)内，导磁储液环(13)侧面开有小通孔并和极靴、永磁体构成磁回路；轴套(12)放在导磁储液柱上部并保持同轴；当导磁储液柱侧面的通孔经过极齿时，由于极齿处间隙小，磁场强，磁性液体(11)能很快的吸附于间隙内，形成液体“O”型密封圈；当通孔经过齿槽和永磁体时，间隙大，磁场弱，磁性液体(11)在重力作用下少量流出，这部分磁性液体储存在密封装置内，补充在使用过程中损耗的磁性液体。

摘要： 磁性液体密封装置磁性液体齿槽注入法，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封装置在使用时，由于密封间隙小，磁性液体对磁场的响应特性等原因，磁性液体难以有效、均匀注入密封装置内的问题。该方法是首先将轴套(12)轴线垂直地面放置，极齿倾斜方向向上，将磁性液体(11)注入齿槽内；其次将密封组件轴线垂直地面放置，极齿倾斜方向向上，将磁性液体(11)注入极靴齿槽内；最后将注有磁性液体(11)的轴套(12)套入注有磁性液体(11)的密封组件。轴套和极靴极齿间的间隙小，磁场强度大，轴套和极靴齿槽间的间隙大，磁场强度小；储存在极靴和轴套齿槽内的磁性液体被吸附到极齿间隙内，形成密封的磁性液体“O”形圈。

摘要： 磁性液体密封装置的磁性液体的气压注入方法，属于机械工程密封领域。磁性液体密封技术由于其具有零泄漏、无磨损，寿命长，结构简单等优点逐渐被越来越多的行业所使用，解决了由于磁性液体对磁场的响应，磁性液体密封时磁性液体的均匀注入问题。该方法是密封装置上方加一个调压装置，调压装置由密封罩(12)和调压组件(13)组成，将橡胶圈(11)放置在端盖(10)上端面的凹槽内，密封罩(12)放置在端盖(10)上端面上，螺纹连接固定；将磁性液体(15)注入端盖(10)与轴(14)的间隙内；轴(14)缓慢旋转，调节气压使磁性液体(15)向下流动，磁性液体(15)到达极齿处被吸附，形成密封结构。

摘要： 本发明提出了一种用“导磁性纳米线磁性液体”提高磁性液体密封耐压能力的方法，属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封。该导磁性磁性液体是在现有的磁性液体中加入横向尺寸为10～100nm，长度为100～300μm的纳米线，并加入适量表面活性剂，搅拌四十至五十分钟，形成导磁性纳米线磁性液体。将所述导磁性纳米线磁性液体注入到磁性液体密封的密封间隙中。现有的磁性液体包括氟碳化合物基磁性液体、酯基磁性液体等。解决了现有的磁性液体密封耐压能力较低的问题。

摘要： 本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置。所述提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置包括壳体、转轴、第一极靴、第二极靴、永磁体和隔板，壳体限定出轴室。第一极靴和第二极靴中的每一者套在转轴的外侧。永磁体套在转轴的外侧。隔板套在转轴的外侧，隔板与转轴相连，隔板在转轴的轴向上位于第一极靴和第二极靴之间。根据本发明实施例的提高磁性液体自修复能力的磁性液体密封装置具有自修复能力和密封耐压性能好等优点。

摘要： 一种磁性液体密封装置磁性液体逐级推移加注法，属于机械工程密封领域。本发明结构简单，能均匀有效地加注磁性液体，减少磁性液体注入时的损失，解决了磁性液体密封装置中，由于磁性液体对磁场响应及密封间隙小等原因，致使磁性液体难以均匀注入到密封间隙中的问题。该方法是使导磁轴(16)、导磁套筒(17)、极靴、永磁体形成磁场回路，将磁性液体(15)注入到由导磁轴(16)的斜面和极靴之间形成的储液空间，使导磁轴(16)、导磁套筒(17)低速旋转并向上推移，利用磁场分布和磁性液体对磁场响应特性，磁性液体(15)将被快速吸附到极齿处的密封间隙内，形成磁性液体“O”型密封环，依次对每个极靴进行加注，实现磁性液体的均匀有效注入。

摘要： 磁性液体密封装置磁性液体齿槽注入法，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封装置在使用时，由于密封间隙小，磁性液体对磁场的响应特性等原因，磁性液体难以有效、均匀注入密封装置内的问题。该方法是首先将轴套(12)轴线垂直地面放置，极齿倾斜方向向上，将磁性液体(11)注入齿槽内；其次将密封组件轴线垂直地面放置，极齿倾斜方向向上，将磁性液体(11)注入极靴齿槽内；最后将注有磁性液体(11)的轴套(12)套入注有磁性液体(11)的密封组件。轴套和极靴极齿间的间隙小，磁场强度大，轴套和极靴齿槽间的间隙大，磁场强度小；储存在极靴和轴套齿槽内的磁性液体被吸附到极齿间隙内，形成密封的磁性液体“O”形圈。