Формирование и зарядка струй, капель и пленок слабопроводящих жидкостей в электрическом поле

• Автор: Шутов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 292 с. : ил.

Оглавление
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

1.1. Введение

1.2. Методики измерения параметров течений, физических величин жидкостей и их свойства

1.2.1. Измерение механических параметров

1.2.2. Измерение электрических параметров

1.2.3. Свойства жидкостей

1.3. Исследование струйных течений

1.3.1. Экспериментальная установка исследования

струйных течений
1.3.2. Истечение из круглого отверстия
1.3.3. Стационарное струйное течение
1.3.4. Перенос заряда струйным течением
1.3.5. Экспериментальное исследование
устойчивости струйного течения
1.4. Исследование течений в каплях
1.4.1. Экспериментальная ячейка наблюдения
капельных систем
1.4.2. Деформация капли в электрическом поле
1.4.3. Распад капли в электрическом поле
1.5. Исследование течений в слоях жидкости
1.5.1. Генерация волн на поверхности жидкого
слоя в электростатическом поле
1.5.2. Течение наклонного поверхностно заряженного слоя в продольном электрическом поле
1.6. Заключительные замечания
Глава 2. МОДЕЛИ ОПИСАНИЯ
ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
ТЕЧЕНИЙ С ПОДВИЖНОЙ ГРАНИЦЕЙ
2.1. Введение

2.2. Модели описания переноса заряда
2.2.1. Модели с двойным электрическим слоем
2.2.2. Модели с простым слоем зарядов
2.3. Модели описания струйных течений
2.4. Циркуляционное течение в капле
2.5. Модели описания течения в слое
2.6. Общая постановка задачи
2.7. Заключительные замечания
Глава 3. ТЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО ЗАРЯЖЕННОЙ СТРУИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
3.1. Введение
3.2. Постановка задачи течения поверхностно заряженной
струи
3.3. Осесимметричное течение в асимптотической области
Стационарная постановка задачи
3.3.1. Квазиодномерное приближение
3.3.2. Влияние поверхностных сил на форму осесимметричной струи в однородном поле
3.3.3. Влияние вязкости на форму осесимметричной струи
3.3.4. Осесимметричная струя в неоднородном электрическом
поле
3.4. Устойчивость цилиндрической составной вязкой струи
3.4.1. Дисперсионное уравнение
3.4.2. Маловязкая оболочка
3.4.3. Очень вязкая оболочка
3.4.4. Сравнение с экспериментальными данными
3.5. Устойчивость осесимметричной поверхностно заряженной струи в продольном электрическом поле (спиральный режим)
3.5.1. Линейная устойчивость струи
3.5.2. Решение дисперсионного уравнения (спиральный режим)
3.5.3. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными
3.6. Заключительные замечания

Глава 4. ПРИБЛИЖЕНИЕ СИЛЬНОГО ПОЛЯ
4.1. Введение
4.2. Уравнения приближения сильного поля
4.3. Точные автомодельные решения стационарных струйных задач
4.3.1. Осесимметричная поверхностно заряженная струя
4.3.2. Осесимметричная объемно заряженная струя
4.4. Плоская поверхностно заряженная струя
4.5. Полиструйное истечение жидкости из круглого отверстия
4.6. Устойчивость сужающейся струи в приближении сильного поля
4.6.1. Устойчивость поверхностно заряженной
струи
4.6.2. Устойчивость объемно заряженной струи
4.7. Устойчивость жидкого цилиндра в приближении сильного поля
4.8. Электрический ток, переносимый струей
4.9. Электропрядение
4.9.1. Влияние состава раствора
4.9.2. Улътратонкие волокна
4.10. Заключительные замечания
Глава 5. ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ В КАПЛЕ СЛАБОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ
5.1. Введение
5.2. Стационарное течение в неподвижной капле
5.2.1. Первое приближение
5.2.2. Второе приближение
5.3. Деформация неподвижных капель и пузырьков в электрическом поле
5.3.1. Результаты расчета
5.3.2. Сравнение с экспериментом
5.4. Деление капли в электрическом поле
5.5. Движение капли в электрическом
и гравитационном поле
5.6. Взаимодействие заряженной сферы с плоским электродом в поляризующейся среде

Рис. 1.9. Полиструйное истечение дибутилфталата при различных межэлек-тродных разностях потенциалов: а) - ЮкВ, Ь) - 10.6 кВ, с) - 11 кВ, <3) - 12.8 кВ, е) - 14 кВ. Радиус капилляра равен 0.5 мм
тре верхней пластины. Этот капилляр впаивался в пластину и был выдвинут в область поля на 3 см. Верхний электрод соединялся с источником высокого напряжения, нижняя пластина заземлялась.
Через капилляр подавалась жидкость с очень малым объемным расходом. Как правило, подача была отрегулирована так, чтобы в отсутствие поля жидкость удерживалась в капилляре силами поверхностного натяжения (нулевой начальный расход). С ростом разности потенциалов начинается истечение жидкости под действием электрических сил, ослабляющих влияние запирающего капиллярного давления. В качестве рабочих жидкостей использовались относительно маловязкие жидкости 4- 10 из таблицы 1.1.
Типичные зависимости числа эмитируемых струй N в зависимости от разности потенциалов и для этилацетата, пропилового спирта и дихлорэтана приведены на рис.1.10. Эксперименты выполнялись при нулевом начальном расходе [132].
Рис. 1.10. Зависимость количества эмитируемых струй N из капилляра от ме-жэлектродной разности потенциалов. Диаметр капилляра 1 мм. 1- этилацетат, 2- пропиловый спирт, 3- дихлорэтан