Научный отчет № 5275

Название

Исследование электризации и свечения слабопроводящей жидкости в тонком диэлектрическом канале.

Авторы

Полянский В.А., Монахов А.А., Панкратьева И.Л.

Аннотация

Предметом исследований является электризация слабопроводящей жидкости при течении в тонком диэлектрическом канале. Цель работы – теоретическое и экспериментальное исследование процессов электризации и свечения пристеночных областей и жидкости. Содержание экспериментальных работ: на экспериментальной установке в тонких цилиндрических и коаксиальных каналах с диэлектрическими стенками исследовались процессы электризации пристеночных областей и несущей жидкости при различных скоростях движения потока. Контролировались скорость жидкости, температуры жидкости и стенок канала, а также электромагнитное излучение в широком диапазоне. Проводились кино и фоторегистрации наблюдаемых процессов. Содержание теоретических работ: моделирование и проведение численных расчетов электризации среды в тонком канале, интерпретация результатов эксперимента, анализ возможных механизмов свечения жидкости. Результаты работы. На экспериментальной установке проведены исследования электризации и разряда углеводородной жидкости в тонких диэлектрических каналах. Найден новый, аргумент в поддержку электрической природы свечения кавитационных пузырьков, ранее не приводившийся в литературе. Исследовано влияния диаметра цилиндрического канала на нижнюю границу параметров возникновения кавитационного свечения. Проведен спектральный анализ кавитационного свечения. Показано, что в спектре не наблюдаются атомарные линии химических элементов. Показано, что при разряде потока с кавитационными пузырьками на металлическую вставку нагрев жидкости может превышать сто градусов. С помощью электрического зонда проведено измерение степени электризации жидкости при различных скоростях потока. Установлено, что в отсутствие кавитации в потоке присутствуют лишь положительные заряды а при возникновении кавитации – в жидкости образуются как положительные, так и отрицательные ионы. Показано, что в расширяющейся области коаксиального канала может возникать кавитационное свечение в виде дискретных, стационарных образований. Установлено, что в начальном участке коаксиального канала возникают светящиеся электропроводные кавитационные нити, движущиеся вместе с потоком. Показано, что кавитационные области в центральной части коаксиального канала могут аккумулировать заряд большой величины. Обнаружено, что разряд кавитационных областей через кавитационные нити на металлические вставки при определенных условиях инициирует рентгеновское излучение. При численном моделировании процессов электризации показано, что в тонких пристеночных слоях формируются области нескомпенсированного электрического заряда, приводящие к образованию сильных электрических полей. При этом возникают условия для эмиссии электронов из стенок канала. Образовавшиеся электроны прилипают к входящим в состав жидкости и примесей атомам и молекулам с большим электронным сродством. Образующиеся при этом высоковозбужденные отрицательные ионы дезактивируются при тепловых столкновениях, что вносит вклад в экспериментально наблюдаемое свечение. Полученные результаты исследования электризации жидкости в диэлектрическом канале нашли практическое приложение. Было получено 4 патента на изобретения по способу создания наэлектризованной жидкости и нагреву слабопроводящей жидкости.

Год публикации

2015 г.

Объём

38 с.

Научный руководитель

Полянский В.А.

Ключевые слова

электризация, кавитация, слабопроводящая жидкость, тонкий диэлектрический канал, разряд, свечение жидкости, электромагнитное излучение.