Taylor cones and drop formation

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Das Verhalten eines Ferrofluidtropfens im Magnetfeld eignet sich in idealer Weise, die Dynamik einer solchen komplexen Flüssigkeit zu verstehen und ihre Eigenschaften zu charakterisieren. Erhöht man die Magnetfeldstärke über einen kritischen Wert, so bildet der Tropfen spontan kegelförmige Spitzen aus. Die Form rührt von einem Gleichgewicht von Oberflächen- und magnetischen Kräften her und ist den Taylor-Kegeln im elektrischen Fall verwandt. Ein großer Vorteil des magnetischen Systems ist, daß stabile Gleichgewichtslösungen möglich sind, was die Beschreibung wesentlich vereinfacht.Der zweite herausragende Effekt ist die Ausbildung viskoelastischer Eigenschaften, die durch Kettenbildung von Magnetteilchen zustande kommen, die sich im Feld ausrichten. In der Nähe des Punktes, in dem sich ein Tropfen ablöst, kommt es zu einer starken Streckung dieser Ketten. Dadurch ändert sich die Dynamik der Tropfenbildung grundlegend und ist somit ein empfindliches Maß für den Einfluß des Magnetfeldes.Dazu soll die bereits vorhandene Theorie der Tropfenbildung Newtonscher Flüssigkeiten auf viskoelastische Flüssigkeiten ausgedehnt werden. Es ergibt sich ein enger Zusammenhang mit experimentellen Gruppen (Odenbach), die sich mit der Charakterisierung von Ferrofluiden beschäftigen, und der Theorie der Ferrofluiddynamik (Liu). Zur Zeit laufen experimentelle Untersuchungen zur Tropfenablösung (Richter).