Beeinflussung der thermomagnetischen Konvektion in Ferrofluidschichten durch den magnetischen Soret-Effekt

• Main Author: Sprenger, Lisa
• Other Authors: Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2013
• Subjects: Thermodiffusion; Ludwig-Soret-Effekt; Soret-Koeffizient; magnetischer Soret-Effekt; Ferrofluiddynamik-Theorie; Diffusionskoeffizient; thermomagnetische Konvektion; lineare Stabilitätsanalyse; Rayleigh-Zahl; magnetische Flüssigkeiten; Ferrofluide; kolloidale Suspensionen; thermische Transportprozesse; thermal diffusion; Ludwig-Soret-effect; Soret-coefficient; magnetic Soret-coefficient; ferrofluiddynamics-theory; diffusion-coefficient; thermomagnetic convection; linear stability analysis; Rayleigh-number; magnetic fluids; ferrofluids; colloidal suspensions; thermal transport processes; ddc:620; rvk:UG 2700
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-127792; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-127792; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/12779/Veroeffentlichung_2013_10_25.pdf

Diese Arbeit stützt sich auf die theoretische und experimentelle Untersuchung der Thermodiffusion im Magnetfeld. Bei magnetischen Flüssigkeiten als kolloidalen Suspensionen versteht man unter der Thermodiffusion einen durch einen Temperaturgradienten angestoßenen unidirektionalen Partikeltransport, der zur Separation des Fluids führt. Beschrieben wird die Thermodiffusion theoretisch über das Konzentrationsprofil der Partikel in Abhängigkeit von Zeit und Ort in einer Fluidschicht. Die Experimente detektieren die Separation des Fluids über die Konzentrationsdifferenz zwischen zwei Fluidkammern. Die Bestimmung des Soret-Koeffizienten erfolgt über einen Datenfit zwischen experimentellen und theoretischen Daten. Für das kerosinbasierte Ferrofluid EMG905 wurden zwei Effekte festgestellt. Bei kleinen Magnetfeldstärken wandern die Partikel zum kalten Rand der Schicht (ST>0), bei steigenden Feldstärken kehrt sich diese Richtung um (ST<0). Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Thermodiffusion gehen dann in eine lineare Stabilitätsanalyse einer Ferrofluidschicht bei anliegendem Temperaturgradienten und Magnetfeld ein. Dabei wird festgestellt, dass die kritische Rayleigh-Zahl als charakteristische Größe zum Einsetzen von Konvektion von dem Soret-Koeffizienten abhängt. Ist letzterer positiv, wird das Einsetzen von Konvektion begünstigt, ist er wiederum negativ, so kann Konvektion vollständig unterdrückt werden.