С. И. Мартынов, Л. Ю. Ткач

БОУ ВО «Сургутский государственный университет» ( г. Сургут, Российская Федерация)

Аннотация. На основе экспериментов по захвату и перемещению груза системой самоорганизующихся частиц в магнитном поле моделируется динамика такого процесса. Транспортная система частиц представляет собой самособирающуюся структуру в виде одной замкнутой цепочки (двумерный случай) или двух параллельно расположенных замкнутых цепочек (трехмерный случай). В результате действия внешнего магнитно- го поля частицы приводятся во вращение и перемещаются поступательно. Учитывается гидродинамическое взаимодействие между всеми частицами и грузом, который с внешним полем не взаимодействует. Математическая модель включает в себя уравнения гидродинамики вязкой жидкости и динамики частиц в приближении малых чисел Рейнольдса. Для численного моделирования и визуализации полученных результатов проведены использовался специально разработанный программный комплекс. Проведенные численные расчеты подтвердили возможность управляемого захвата и переноса груза в случае расположения системы частиц и груза в одной плоскости. В трехмерном случае проведенное численное моделирование показывает, что захват груза и его перемещение транспортной структурой в виде параллельно расположенных замкнутых цепочек частиц не происходит. Полученные результаты качественно согласуются с известными экспериментами. Предлагаемая модель может быть использована для расчета динамики системы частиц, самоорганизующихся в замкнутые цепочки, в жидкости в присутствии посторонних тел.

Ключевые слова: коллективная динамика, динамическая структура, численное моделирование, вязкая жидкость, гидродинамическое взаимодействие, захват груза, перенос груза, внешнее поле, управление

Для цитирования: Мартынов С. И., Ткач Л. Ю. Моделирование захвата и транспортировки груза в жидкости системой самоорганизующихся магнитных частиц, контролируемых внешним полем // Журнал Средневолжского математического общества. 2025. Т. 27, № 3. С. 364–379. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.27.202503.364-379

Информация об авторах:

Мартынов Сергей Иванович, докт. физ.-мат. наук, главный научный сотрудник, БОУ ВО «Сургутский государственный университет» (628412 г. Сургут, пр. Ленина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6420-3315, martynovsi@mail.ru

Ткач Леонилла Юрьевна, научный сотрудник, БОУ ВО «Сургутский государственный университет» (628412 г. Сургут, пр. Ленина, д. 1), ORCID: https://orcid.org/0000- 0002-8814-9285, leonilla7777@mail.ru