Движение магнитных наночастиц в потоке жидкости при наложении постоянного магнитного поля

Abstract

Проведены компьютерное моделирование и экспериментальное исследование магнитофоретического движения магнитных наночастиц в потоке жидкости под воздействием внешнего высокоградиентного магнитного поля. Выполнен анализ сил, действующих на магнитные частицы, оценены пороговые значения их радиуса, при которых происходит захват частиц магнитной системой. Рассмотрены два подхода к моделированию движения частиц — дискретный и континуальный, в рамках которых рассчитаны соответственно траектории движения частиц и динамика изменения во времени и пространстве их концентрации.

Проведено комп'ютерне моделювання та експериментальне дослідження магнітофоретичного руху магнітних наночастинок у потоці рідини під впливом зовнішнього високоградієнтного магнітного поля. Виконано аналіз сил, що діють на магнітні частинки, оцінено граничні значення їхнього радіуса, при яких відбувається захоплення частинок магнітною системою. Розглянуто два підходи до моделювання руху частинок — дискретний і континуальний, у рамках яких розраховані відповідно траєкторії руху частинок і динаміка зміни в часі та просторі їхньої концентрації.

The computer modeling and the experimental study of the magnetophoretic motion of magnetic nano-sized particles in flowing liquid under the action of an external high-gradient magnetic field are carried out. The analysis of forces acting on magnetic particles is performed. The threshold radii that provide a localization of different nanoparticles by the magnetic system are determined. Two approaches (discrete and continuous) are considered. At the discrete approach, the trajectories of particles are computed. At the second continuous approach, the variation of the concentration of magnetic nanoparticles in time and in space is determined.