非平衡铁磁流体力学（杨文明）_杨文明著_9787122490858

铁磁流体是一种人工合成的智能液体材料，在磁场的作用下表现出诸多特殊的流动现象，广泛应用于机械、石油化工、环境、生物医药等领域。本书系统阐述了非平衡铁磁流体力学方程组、准平衡铁磁流体力学基本方程，详细介绍了铁磁流体的磁化特性和黏度特性，系统描述了不同形式磁场作用下铁磁流体的平面Couette Poiseuille流、管流、同心圆流动和旋转上升流等流动形式，对其中重要结论进行了详细推导。本书可供铁磁流体力学的研究人员、从事铁磁流体应用的专业技术人员以及高等学校相关专业研究生参考使用。

第1章绪论001 1.1铁磁流体的基本概念001 1.2铁磁流体的应用002 1.3非平衡铁磁流体力学的基本内容005 第2章非平衡铁磁流体力学基本方程006 2.1Reynolds输运理论006 2.2质量守恒方程008 2.3Cauchy应力原理和Cauchy运动方程008 2.4角动量守恒方程009 2.5能量守恒方程012 2.6熵增速率方程018 2.6.1平衡热力学关系式018 2.6.2熵增速率方程019 2.7本构关系022 2.7.1ClausiusDuhem不等式022 2.7.2有关q和j′的本构方程023 2.7.3应力张量和力偶应力张量的本构方程023 2.7.4运动方程的展开式026 2.7.5角动量方程的展开式027 2.8无电场作用时运动方程和角动量方程的简化形式029 2.9角动量方程和运动方程的另一种简化形式029 2.10铁磁流体的应力张量031 第3章准平衡铁磁流体力学简介033 3.1准平衡铁磁流体力学方程和应力张量033 3.2铁磁流体的Bernoulli方程034 3.3准平衡铁磁流体中的Kelvin力035 3.4铁磁流体的磁悬浮力036 3.4.1柱形永磁体在具有柱形边界的铁磁流体中受到的径向磁悬浮力036 3.4.2柱形永磁体复合结构在铁磁流体中受到的径向磁悬浮力051 3.4.3磁荷镜像法计算永磁体在铁磁流体中受到的轴向磁悬浮力057 3.4.4电流镜像法计算永磁体在铁磁流体中受到的轴向磁悬浮力061 第4章铁磁流体的磁化特性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微观磁化方程072 4.5唯象磁化方程Ⅱ074 第5章铁磁流体的黏度及磁黏效应076 5.1铁磁流体的本征黏度076 5.2静磁场中的旋转黏度078 5.3交变磁场作用产生的“负黏度”083 5.3.1低剪切率时小振幅交变磁场作用下的旋转黏度083 5.3.2低剪切率时有限振幅交变磁场作用下的旋转黏度089 第6章铁磁流体平面CouettePoiseuille流094 6.1普通流体的CouettePoiseuille流094 6.2恒定均匀磁场作用下铁磁流体的流动特性095 6.2.1无量纲形式的铁磁流体动力学方程组095 6.2.2恒定磁场作用时铁磁流体CouettePoiseuille流控制方程097 6.2.3弱场条件下流速分布的渐进解098 6.2.4数值求解铁磁流体动力学方程组时应用的方法和参数101 6.2.5应用不同磁化方程时非磁场方向上的磁化强度102 6.2.6恒定均匀磁场作用下CouettePoiseuille流中的磁化弛豫效应103 6.2.7各物理量对流动特性的影响关系104 6.3恒定梯度磁场作用下铁磁流体的流动特性109 6.3.1梯度磁场作用时的控制方程109 6.3.2铁磁流体内的磁场分布和流速分布特征111 6.3.3恒定梯度磁场作用时铁磁流体的流动特性111 6.4时变磁场作用下铁磁流体的流动特性121 6.4.1弱旋转磁场中的铁磁流体Couette流121 6.4.2不考虑自旋黏度时交变和旋转磁场作用下的流动特征125 6.4.3考虑自旋黏度时交变和旋转磁场作用下的流动特征137 第7章铁磁流体管流152 7.1恒定均匀磁场作用下的稳态流动152 7.1.1轴向磁场作用下的流动特征152 7.1.2径向磁场作用下的流动特征158 7.1.3流量和阻力系数1607.2恒定非均匀磁场作用下的稳态流动161 7.2.1弱非平衡态时的流动特征161 7.2.2非平衡态时的流动特征165 7.3振荡磁场中的流动167 7.4铁磁流体管流中的自发旋转171 7.4.1控制方程及求解171 7.4.2产生旋转运动的条件174 第8章铁磁流体同心圆流动178 8.1铁磁流体的流速和涡量178 8.2圆筒静止时铁磁流体内的磁场分布和平衡磁化强度180 8.3圆筒转动时铁磁流体的磁化强度183 8.4圆筒转动时圆筒内垂直于外磁场方向上的磁场184 第9章铁磁流体旋转上升流186 9.1铁磁流体表层的旋转速度186 9.1.1作用在铁磁流体上的磁力矩187 9.1.2铁磁流体表层的旋转速度188 9.2作用在铁磁流体上的力矩189 9.2.1基于自旋扩散理论的铁磁流体旋转速度和颗粒角速度190 9.2.2作用在容器壁面上的力矩196 参考文献199

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