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第1章 绪论1

1.1 纳米磁性流体概述1

1.1.1 纳米磁性流体的定义1

1.1.2 纳米磁性流体的组成2

1.1.3 纳米磁性流体的性能及与其他液体相比具有的特点5

1.1.4 纳米磁性流体密封与传统密封相比具有的特点5

1.2 机械密封概述7

1.3 界面概述9

1.4 稳定性概述10

1.5 文献综述11

1.5.1 纳米磁性流体研究的历史状况及主要研究方向11

1.5.2 纳米磁性流体应用于液体密封方面的研究状况14

第2章 纳米磁性流体的性能特性及应用18

2.1 纳米磁性流体的性能指标18

2.2 纳米磁性流体的特性19

2.2.1 稳定性19

2.2.2 磁化性能——超顺磁特性和无磁滞特性21

2.2.3 表观黏度特性22

2.2.4 热学特性24

2.2.5 光学特性24

2.2.6 磁致伸缩效应25

2.2.7 声学特性25

2.3 纳米磁性流体的应用26

2.3.1 磁性流体应用概述26

2.3.2 密封27

2.3.3 润滑30

2.3.4 阻尼31

2.3.5 研磨及抛光33

2.3.6 矿物分选34

2.3.7 生物医学35

2.3.8 油水分离和废水处理36

2.3.9 工业机器人36

2.3.10 其他应用37

第3章 与被密封液体不相溶的纳米磁性流体的制备38

3.1 纳米磁性流体的制备方法38

3.2 纳米磁性流体的制备过程及工艺41

3.2.1 化学原料及仪器41

3.2.2 制备过程及步骤43

3.2.3 制备注意事项45

3.3 纳米磁性流体与被密封液体不相溶性试验47

第4章 纳米磁性流体的非牛顿特性50

4.1 非牛顿流体的基本特性及其本构方程50

4.1.1 非牛顿流体概述50

4.1.2 非牛顿流体不同于牛顿流体的奇异特性51

4.1.3 非牛顿流体类型及其本构方程52

4.2 两相流的特性53

4.2.1 两相流概述53

4.2.2 两相流的类型54

4.2.3 两相流的基本理论55

4.3 纳米磁性流体的非牛顿特性56

4.3.1 纳米磁性流体非牛顿特性分析及试验56

4.3.2 纳米磁性流体黏度特性分析61

第5章 纳米磁性流体与被密封液体的相对运动速度63

5.1 纳米磁性流体与被密封液体为定常层流（Stratified flow）的条件63

5.2 被密封液体的速度分布规律65

5.3 纳米磁性流体的速度分布规律70

5.4 纳米磁性流体与被密封液体的相对运动速度差分析77

第6章 纳米磁性流体动密封液体界面的波动性81

6.1 波动概述81

6.2 纳米磁性流体与被密封液体界面波动存在性的试验82

6.2.1 试验目的82

6.2.2 试验用的材料及仪器83

6.2.3 试验装置的设计及试验现象83

6.2.4 试验结果86

6.3 纳米磁性流体与被密封液体界面波动性的机理分析87

6.4 纳米磁性流体与被密封液体界面波动性的理论探讨88

6.4.1 双流体模型的确定88

6.4.2 纳米磁性流体与被密封液体界面波动性数学模型的建立88

第7章 纳米磁性流体静密封液体界面的稳定性96

7.1 纳米磁性流体静密封液体要解决的主要问题96

7.2 外磁场对纳米磁性流体薄膜的影响97

7.2.1 薄膜的研究意义97

7.2.2 垂直磁场对纳米磁性流体薄膜的影响97

7.2.3 平行磁场对纳米磁性流体薄膜的影响100

7.3 外磁场对磁性流体静密封液体界面影响的试验101

7.4 纳米磁性流体与被密封液体静密封界面稳定性的机理分析104

7.4.1 物理模型104

7.4.2 数学模型104

7.4.3 无磁场情况下界面稳定性分析105

7.4.4 外加垂直磁场情况下界面稳定性分析106

7.4.5 外加平行磁场情况下界面稳定性分析107

第8章 纳米磁性流体动密封液体界面的稳定性理论109

8.1 从界面的化学及热力学特性来分析界面的稳定性109

8.1.1 界面张力及界面自由能的特性109

8.1.2 液液界面形成的机理110

8.1.3 液液界面稳定的机理110

8.2 从流体分层及界面层的特性来研究界面稳定性111

8.2.1 流体流动的层面分析111

8.2.2 物理模型113

8.2.3 数学模型114

8.3 从界面波动性来研究界面稳定性122

8.3.1 界面稳定性与波动性的关系122

8.3.2 物理模型123

8.3.3 数学模型123

8.3.4 无磁场情况下界面稳定性分析124

8.3.5 平行磁场对界面稳定性的影响分析125

8.3.6 垂直磁场对界面稳定性的影响分析125

第9章 纳米磁性流体动密封液体界面的稳定性试验127

9.1 纳米磁性流体密封液体的工作原理127

9.2 试验目的128

9.3 试验的仪器及材料129

9.4 界面稳定性试验系统设计130

9.4.1 试验系统总体布置130

9.4.2 可调磁场装置的设计131

9.4.3 供液装置的设计134

9.4 4管道设计135

9.4.5 辅助装置及测量装置的设计和选择136

9.5 试验得到的现象及结果137

9.5.1 层流的试验137

9.5.2 磁性流体与被密封液体原界面被破坏及新界面形成的过程139

9.5.3 界面不稳定时被破坏的过程141

9.5.4 纳米磁性流体与被密封液体相对运动速度差的阈值147

9.6 磁性流体动密封液体界面稳定性的机理分析151

第10章 纳米磁性流体动密封液体的工程应用实例153

10.1 船舶艉轴的纳米磁性流体密封153

10.1.1 船舶艉轴密封概述153

10.1.2 船舶艉轴磁性流体密封装置结构设计156

10.1.3 船舶艉轴磁性流体密封试验158

10.2 水轮机主轴的纳米磁性流体密封159

10.3 微泵式上游泵送磁性流体密封装置163

参考文献165