008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
■001000016935245
■00520240214101909
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798380718639
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30685611
■035    ▼a(MiAaPQ)Purdue23713266
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a551.63
■1001  ▼aYu,  Zongxin.
■24510▼aInterfacial  Dynamics  of  Ferrofluids  in  Hele-Shaw  Cells▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bPurdue  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(157  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Christov,  Ivan  C.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Purdue  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aFerrofluids  are  remarkable  materials  composed  of  magnetic  nanoparticles  dispersed  in  a  carrier  liquid.  These  suspensions  exhibit  fluid-like  behavior  in  the  absence  of  a  magnetic  field,  but  when  exposed  to  a  magnetic  field,  they  can  respond  and  deform  into  a  variety  of  patterns.  This  responsive  behavior  of  ferrofluids  makes  them  an  excellent  material  for  applications  such  as  drug  delivery  for  targeted  therapies  and  soft  robots.  In  this  thesis,  we  will  focus  on  the  interfacial  dynamics  of  ferrofluids  in  Hele-Shaw  cells.  The  three  major  objectives  of  this  thesis  are:  understanding  the  pattern  evolution,  unraveling  the  underlying  nonlinear  dynamics,  and  ultimately  achieving  passive  control  of  ferrofluid  interfaces.  First,  we  introduce  a  novel  static  magnetic  field  setup,  under  which  a  confined  circular  ferrofluid  droplet  will  deform  and  spin  steadily  like  a  'gear',  driven  by  interfacial  traveling  waves.  This  study  combines  sharp-interface  numerical  simulations  with  weakly  nonlinear  theory  to  explain  the  wave  propagation.  Then,  to  better  understand  these  interfacial  traveling  waves,  we  derive  a  long-wave  equation  for  a  ferrofluid  thin  film  subject  to  an  angled  magnetic  field.  Interestingly,  the  long-wave  equation  derived,  which  is  a  new  type  of  generalized  Kuramoto-  Sivashinsky  equation  (KSE),  exhibits  nonlinear  periodic  waves  as  dissipative  solitons  and  reveals  fascinating  issues  about  linearly  unstable  but  nonlinearly  stable  structures,  such  as  transitions  between  different  nonlinear  periodic  wave  states.  Next,  inspired  by  the  lowdimensional  property  of  the  KSE,  we  simplify  the  original  2D  nonlocal  droplet  problem  using  the  center  manifold  method,  reducing  the  shape  evolution  to  an  amplitude  equation  (a  single  local  ODE).  We  show  that  the  formation  of  the  rotating  'gear'  arises  from  a  Hopf  bifurcation,  which  further  inspires  our  work  on  time-dependent  control.  By  introducing  a  slowly  time-varying  magnetic  field,  we  propose  strategies  to  effectively  control  a  ferrofluid  droplet's  evolution  into  a  targeted  shape  at  a  targeted  time.  The  final  chapter  of  this  thesis  concerns  our  ongoing  research  into  the  interfacial  dynamics  under  the  influence  of  a  fast  timevarying  and  rotating  magnetic  field,  which  induces  a  nonsymmetric  viscous  stress  tensor  in  the  ferrofluid,  requiring  the  balance  of  the  angular  momentum  equation.  As  a  consequence,  wave  propagation  on  a  ferrofluid  interface  can  be  now  triggered  by  magnetic  torque.  A  new  thin-film  long-wave  equation  is  consistently  derived  taking  magnetic  torque  into  account.
■590    ▼aSchool  code:  0183.
■650  4▼aSkewness.
■650  4▼aPropagation.
■650  4▼aVortices.
■650  4▼aDrug  delivery  systems.
■650  4▼aMathematical  models.
■650  4▼aNanoparticles.
■650  4▼aMagnetic  fields.
■650  4▼aRobots.
■650  4▼aFluids.
■650  4▼aEnergy.
■650  4▼aThin  films.
■650  4▼aInterfaces.
■650  4▼aCondensed  matter  physics.
■650  4▼aElectromagnetics.
■650  4▼aNanotechnology.
■650  4▼aPharmacology.
■650  4▼aPhysics.
■650  4▼aRobotics.
■690    ▼a0791
■690    ▼a0611
■690    ▼a0607
■690    ▼a0652
■690    ▼a0419
■690    ▼a0605
■690    ▼a0771
■71020▼aPurdue  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-05B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0183
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16935245▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024