Электроконвективная неустойчивость течений слабопроводящей жидкости в вертикальном конденсаторе

• Автор: Макарихин, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Устойчивость конвективного течения в вертикальном слое
1.1.1. Основное течение
1.1.2. Типы неустойчивости. 15 1.2.Элекгроконвективная неустойчивость слабопроводящих
жидкостей
1.2.1. Система уравнений электрогидродинамики. ЭГД приближение
1.2.2. Механизмы электризации и их влияние на ЭК-неустойчивость равновесия жидких диэлектриков
1.3. Устойчивость течений в электрическом поле
2. Численное исследование устойчивости течения неоднородно нагретой слабопроводящей жидкости в вертикальном конденсаторе
2.1. Постановка задачи
2.2. Основное стационарное решение
2.3. Уравнения возмущений. Задача устойчивости
2.4. Численный метод
2.5. Обсуждение результатов исследований
2.5.1. Неустойчивость встречных потоков
2.5.2. Неустойчивость темпераьурных волн в потоке

3. Экспериментальное исследование устойчивости течения неоднородно
нагретой слабопроводящей жидкости в вертикальном конденсаторе
3.1 .Измерение параметров рабочей жидкости
3.2. Экспериментальная установка и методика измерений
3.2.1. Описание экспериментальной установки
3.2.2. Исследование электрофизических свойств рабочей жидкости
3.2.3. Методика исследования влияния электрического поля на течение жидкости в плоском вертикальном конденсаторе
3.3.Результаты экспериментального исследования
3.4.Основные выводы
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Пространственная неоднородность плотности жидкости, находящейся в поле силы тяжести, может приводить к конвективным течениям. Неоднородность может возникать, например, вследствие зависимости плотности от температуры или по другим причинам. При возрастании температуры конвективное течение может стать неустойчивым.
Устойчивость конвективных течений является одним из важных разделов гидродинамики. С точки зрения развития теории гидродинамической устойчивости, данная проблема характеризуется большим разнообразием причин возникновения и особенностей поведения возмущений, приводящих к неустойчивости. Это приводит к существенной зависимости конвективного течения от различных внутренних и внешних факторов: вибраций, магнитных и электрических полей, химических реакций в среде и т.п. Изучение механизмов неустойчивости имеет также важное практическое значение для управления устойчивостью течений.
Среди внешних факторов, влияющих на устойчивость конвективных течений, в последнее время интерес исследователей привлекают новые возможности управления устойчивостью течений жидких диэлектриков при помощи сильного электрического поля. Воздействие такого рода объясняется действием электрических пондеромоторных сил на нескомпенсированный электрический заряд, каким-либо образом сформировавшийся в жидкости.

механической неустойчивости и может приводить к ЭК. Автору [48] удалось экспериментально доказать связь между возникновением интенсивного режима инжекции и возникновением конвективного движения. Ю.К.Стишков показал, что пороговое значение напряжения на электродах, при котором начинается ЭК, а также интенсивность движения существенно зависят от материала электродов. В частности, скорость течения тем больше, чем меньше работа выхода электрона из металла.
Действие ионизационно-рекомбинационного механизма с точки зрения традиционных представлений о зонном механизме проводимости полупроводников и диэлектриков рассмотрено в работах А.И.Жакина [51-53]. Предполагается, что зарядообразование на электродах связано с туннелированием электронов через барьер Шотгки при больших напряженностях электрического поля. Ток через границу металл-диэлектрик на катоде определяется разностью между работой выхода электрона с поверхности металла и энергией сродства к электрону окисленной формы, а на аноде -разностью между энергией ионизации восстановленной формы и работой выхода электрона с поверхности металла. При этом считается, что в реакциях ионизации и рекомбинации на поверхностях электродов принимает участие примесная полярная компонента. Для ЭК-неустойчивости указанный механизм электризации наиболее опасен, поскольку в результате его действия образуется механически неустойчивое распределение объемного заряда. Такое зарядообразование практически не зависит от температуры и возможно в