基于Mathematica对磁力搅拌器搅拌粘性流体时出现的搅拌子磁悬浮现象再分析FURTHER ANALYSIS OF THE MAGNETIC LEVITATION OF THE STIR BAR IN MAGNETIC STIRRER WHEN MIXING VISCOUS FLUID BASED ON MATHEMATICA
张骁,吴小志,蒲贤洁,柴一晟,王少明
摘要(Abstract):
磁力搅拌器在搅拌粘滞流体的过程中,存在一种搅拌子上跳并且磁悬浮的现象,一论文对该现象的机械运动给出了解释,使用了磁偶极子假设和单倍周期关系,而磁偶极子假设可以使用更接近实际情况的具有厚度的环形磁铁计算:通过将搅拌器的环形磁铁拆分成一组电流环再积分,可以给出更为精确的结果。同时基于Mathematica的数值计算也找到了支持单倍周期关系的理论依据。该现象对存在磁场时的角速度测量装置和复杂的磁悬浮装置给出了可替代方案,而解析的磁场能用于厚环形磁铁磁场的计算。
关键词(KeyWords): 磁力搅拌器中的磁悬浮;磁场修正;角速度补证;MMA数值计算
基金项目(Foundation): 国家级新工科研究与实践项目(E-SXWLHXLX20202605);; 重庆市高等教育教学改革研究重点项目(202046);; 教育部高等学校大学物理课程教指委教学研究项目(DJZW202037xn);; 重庆大学教学改革研究项目(2020Y48)
作者(Author): 张骁,吴小志,蒲贤洁,柴一晟,王少明
参考文献(References):
- [1] BALDWIN K A,DE FOUCHIER J B,ATKINSON P S,et al.Magnetic levitation stabilized by streaming fluid flows[J].Physical Review Letters,2018,121,064502.
- [2] 李永平,张帆.环形电流的磁场分布[J].济南大学学报,1998,8(4):61-64.LI Y P,ZHANG F.Magnetic field distribution of ring current[J].Journal of University of Jinan,1998,8(4):61-64.(in Chinese)
- [3] KONG D,LIN W,PAN Y X,et al.Swimming motion of rod-shaped magnet otactic bacteria:The effects of shape and growing magnetic moment[J].Frontiersin Microbiology,2014,5:1-11.
- [4] 何济洲,缪贵玲.两个磁偶极子间的相互作用[J].南昌大学学报(工程技术版),1996(3):96-98.HE J Z,MIAO G L.The interaction between two magnetic dipoles[J].Journal of Nanchang University (Engineering & Technology),1996(3):96-98.(in Chinese)
- [5] 孙道智.关于Earnshaw定理与磁悬浮问题[J].东北大学学报,1979,(1):63-68.SUN D Z.Earnshaw's theorem and the problem of magnetic levitation[J].Journal of Northeastern University (Natural Science),1979,(1):63-68.(in Chinese)