Вестник КРАУНЦ.Физ.-мат. науки. 2021. Т. 37. №4. C. 141-149. ISSN 2079-6641

Содержание выпуска/Contents of this issue

УДК 533.9

Научная статья

Волновая неустойчивость поверхности магнитной жидкости на границе с водой в электрическом поле

В. С. Чеканов¹, Н. В. Кандаурова², Д. Л. Винокурский¹

¹Северо-Кавказский Федеральный Университет, 355017, г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, Россия
²МИРЭА — Российский Технологический Университет, 355027, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 8, Россия

E-mail: oranjejam@mail.ru, candaur18@yandex.ru

Свойства межфазной поверхности магнитной жидкости на границе с водой в электрическом поле изучались во многих работах. Были обнаружено изменение отражательной способности межфазной поверхности вода – магнитная жидкость в электрическом поле, что авторами связывается с образованием на межфазной границе слоя плотноупакованных частиц. По оптическим и электрическим измерениям оценена толщина d этого слоя. Интерес к этим эффектам, помимо чисто академического, связан с возможностью управления поведением межфазной границы раздела магнитного коллоида и гомогенной жидкости внешним электрическим полем, что представляет практический интерес, поскольку слой частиц магнетита на межфазной поверхности может быть интерпретирован как жидкая мембрана с особыми свойствами. Задача настоящего исследования – теоретически показать, что образование слоя частиц дисперсной фазы магнитной жидкости в электрическом поле и связанное с этим уменьшение межфазного натяжения является определяющим фактором для развития волновой неустойчивости.

Ключевые слова: магнитная гидродинамика, волновая неустойчивость, дисперсионное уравнение, длинноволновое приближение

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-141-149

Поступила в редакцию: 08.11.2021

В окончательном варианте: 13.12.2021

Для цитирования. Чеканов В. С., Кандаурова Н. В., Винокурский Д. Л. Волновая неустойчивость поверхности магнитной жидкости на границе с водой в электрическом поле // Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2021. Т. 37. № 4. C. 141-149. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-141-149

Конкурирующие интересы. Авторы заявляют, что конфликтов интересов в отношении авторства и публикации нет.

Авторский вклад и ответсвенность. Все авторы участвовали в написании статьи и полностью несут ответственность за предоставление окончательной версии статьи в печать. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами.

Контент публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Чеканов В. С., Кандаурова Н. В., Винокурский Д. Л., 2021

MSC 76E17

Research Article

Wave instability of a magnetic fluid surface at the boundary with water in an electric field

V. S. Chekanov¹, N. V. Kandaurova², D. V. Vinokursky¹

¹North-Caucasian Federal University, 1 Pushkin str., 355017 Stavropol, Russia
²MIREA – Russian Technological University, 18 Kulakov pr., 355029 Stavropol, Russia

E-mail: oranjejam@mail.ru, candaur18@yandex.ru

A layer of close-packed particles of a dispersed phase (magnetite) with a protective shell of oleic acid is formed on the interface of a weakly conducting magnetic colloid (magnetic fluid) and water in a perpendicular electric field. The formation of a layer leads to a decrease in the interfacial tension. When the magnetic particles come into contact with the electrode surface, the electrochemical interaction of oleic acid molecules surrounding the particle with water occurs. As a result of the reaction, released ions charge the surface layer. After some time, the particles in the layer get recharged and repelled from the interface. This leads to wave instability. This paper considers the mathematical modeling of instability in the form of a boundary value problem – a dispersion equation. The determining factor in the development of wave instability is the action of the electric field, the formation of the near-electrode layer and, as a consequence, a decrease in the interfacial tension.

Key words: Magnetic hydrodynamic, wave instability, dispersion equation,
longwave approximation

DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-141-149

Original article submitted: 08.11.2021

Revision submitted: 13.12.2021

For citation. Chekanov V. S., Kandaurova N.V., Vinokursky D.V. Wave instability of a magnetic fluid surface at the boundary with water in an electric field. Vestnik KRAUNC. Fiz.-mat. nauki. 2021, 37: 4, 141-149. DOI: 10.26117/2079-6641-2021-37-4-141-149

Competing interests. The authors declare that there are no conflicts of interest regarding authorship and publication.

Contribution and Responsibility. All authors contributed to this article. Authors are solely responsible for providing the final version of the article in print. The final version of the manuscript was approved by all authors.

The content is published under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru)

© Chekanov V. S., Kandaurova N.V., Vinokursky D.V., 2021