Семинар по аэромеханике

19.05.10 в комн. 240 в 11 ч.
С. В. Полянских
(КубГУ, Краснодар)
КАПИЛЛЯРНЫЕ СТРУИ И КОНУСА ТЕЙЛОРА В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

АННОТАЦИЯ

Теоретически исследуются две родственные задачи электрогидродинамики со свободной границей раздела: задача об устойчивости и распаде капиллярной струи во внешнем переменном электрическом поле и задача о конических образованиях (т.н. конусах Тейлора) на свободной поверхности жидкости переменном электрическом поле. Для жидкой среды принята наиболее общая на данный момент модель ионного проводника (электролита). Жидкость предполагается вязкой ньютоновской. В задачах имеется малый параметр - отношение длины двойного ионного слоя к внешнему характерному масштабу, что позволяет существенно упростить задачи. Кроме того, частота колебаний внешнего поля полагается большой.
Впервые исследованы особенности линейной и нелинейной неустойчивости струи в переменном электрическом поле. Показано, что поле стабилизирует капиллярную неустойчивость, однако, в области длинных возмущений возникает дополнительная область неустойчивости, которая не может быть подавлена внешним полем. Нелинейная динамика струи вплоть до ее распада исследовалась численно. Показано, что увеличение частоты колебаний электрического поля приводит к уменьшению радиуса капель-сателлитов и, тем самым, к монодисперсности по размеру образующихся в результате распада струи капель.
Для задачи о конусе Тейлора впервые получена зависимость угла Тейлора от частоты колебаний поля. В отличие от тейлоровского угла 98.60 при постоянном поле, в случае переменного поля этот угол составляет порядка 10-200. Полученные результаты хорошо согласуются с недавно полученными экспериментальными данными. Изучена динамика жидкости в стационарном конусе Тейлора в стоксовском приближении. Показано, что топология линий тока носит универсальный характер.