磁流變液相分離的蒙特卡羅模擬.pdf

1、作為一種對(duì)外加磁場(chǎng)比較敏感的新型智能材料，磁流變懸浮液具備了性能可控的優(yōu)良特性。它是在非磁性基液中加入一些磁性顆粒，同時(shí)為了提高某種性能又加入了不同種類的添加劑，這樣便制備出了磁流變懸浮液。它在無(wú)外加磁場(chǎng)作用時(shí)體現(xiàn)為牛頓流體的狀態(tài)，如果對(duì)它施加外加磁場(chǎng)，那么它可以以很高的速度把自身流體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為類似固體的狀態(tài)。并且在施加磁場(chǎng)的過(guò)程中還具備一種能力，這種能力就是抗剪切屈服，這種變化可以根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變而相互轉(zhuǎn)變、這個(gè)過(guò)程也很容易控制和

2、調(diào)節(jié)并且工作溫度的范圍也比較大。磁流變懸浮液目前的應(yīng)用前景十分廣泛。
　　本論文主要進(jìn)行磁流變效應(yīng)的理論研究，根據(jù)Monte Carlo模擬法來(lái)實(shí)現(xiàn)磁流變懸浮液的相分離的模擬。
　　(1)首先介紹磁流變懸浮液材料的組成結(jié)構(gòu)、物理機(jī)理、制備方法等內(nèi)容。要研究磁流變懸浮液相分離，首先要把這種材料的各方面都進(jìn)行深入透徹的了解后，才能對(duì)它的相分離進(jìn)行準(zhǔn)確地把握。
　　(2)本課題擬以平板型器壁模型，計(jì)算在NPT系宗（即正則系綜

3、）和NVT系宗條件下的均勻顆粒在平板間豎直方向磁感應(yīng)強(qiáng)度和旋轉(zhuǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度下磁偶極子相互作用能的大小。所以本課題將建立偶極子相互作用模型，運(yùn)用Ewald求和方法，推導(dǎo)計(jì)算磁偶極子與磁偶極子間的相互作用的能量。
　　(3)對(duì)磁流變懸浮液中磁偶極子相互作用能通過(guò)Fortran語(yǔ)言編寫程序，在FortranPowr Station4.0軟件中進(jìn)行蒙特卡羅模擬，得到能量較低的極值狀態(tài)，作為系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài)，分析平衡態(tài)下磁性顆粒的聚集情況，研

4、究磁性顆粒相分離的物理機(jī)理。
　　(4)在NVT正則系綜的情況下，磁流變液在受到的軸向磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，磁性顆粒會(huì)形成緊密的鏈狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)軸向磁場(chǎng)更大時(shí)，磁性顆粒形成柱狀結(jié)構(gòu)，平均每個(gè)顆粒能量最低;當(dāng)其受到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用后，磁性顆粒會(huì)形成層狀結(jié)構(gòu)。在這種情況下，顆粒的體積分?jǐn)?shù)對(duì)其相分離影響較大，體積分?jǐn)?shù)越大，顆粒聚集越緊密，平均每個(gè)顆粒的能量越低。
　　(5)在NPT系綜的情況下，同樣的，磁流變液在受到的軸向磁場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，磁性顆粒會(huì)