Движение слабопроводящей жидкости в горизонтальном конденсаторе при нагреве снизу

Авторы

  • Наталья Николаевна Картавых (Natalya Kartavykh) Пермский государственный национальный исследовательский университет

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-1-41-53

Аннотация

Изучены электроконвективные течения неоднородно нагретой слабопроводящей жидкости, находящейся в гармоническом переменном электрическом поле горизонтального конденсатора, при нагреве снизу. Рассматривается ситуация, когда основным является электрокондуктивный механизм образования заряда, связанный с зависимостью электропроводности жидкости от температуры.С помощью метода Бубнова–Галеркина с небольшим числом базисных функций получена система из восьми нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих электроконвекцию.Интегрирование системы уравнений проводилось с помощью метода Рунге–Кутты–Мерсона 4-го порядка. В результате были проанализированы свойства различных нелинейных режимов течения и теплоперенос через конденсатор. На плоскости параметров «период – амплитуда внешнего поля» построена карта режимов электроконвекции слабопроводящей жидкости. Для собственной частоты системы проанализирована эволюция возникающих течений в надкритической области и получена зависимость интенсивности конвективных течений от безразмерного электрического параметра. Построены временные зависимости амплитуд гармоник функции тока. Получены изолинии возмущений плотности заряда, температуры, функции тока для нескольких значений электрического параметра. Обнаружены различные типы колебательных режимов электроконвекции. Исследованы области сосуществования возмущений с разным значением теплопотока.Поступила в редакцию 19.01.2017; принята к опубликованию 11.05.2017

Биография автора

Наталья Николаевна Картавых (Natalya Kartavykh), Пермский государственный национальный исследовательский университет

кафедра физики фазовых переходов, доцент

Библиографические ссылки

Bologa M. K., Grosu F. P., Kozhuhar' I. A. Elektrokonvektsiya i teploobmen (Electroconvection and heat transfer). Kishinev: Shtiintsa, 1977. 320 p. (In Russian).

Stishkov YU. K., Ostapenko A. A. Ehlektrogidrodinamicheskie techeniya v zhidkih diehlektrikah (Electrohydrodynamic flows in liquid dielectrics) Izdatel'stvo Leningradskogo universiteta, 1989. 176 p (In Russian).

Zhakin A. I. Electrohydrodynamics. Physics-Uspekhi, 2012, vol. 55, no. 5, pp. 465–488. DOI: 10.3367/UFNr.0182.201205b.0495

Saranin V. A. Ustojchivost' ravnovesiya, zaryadka, konvekciya i vzaimodejstvie zhidkih mass v ehlektricheskih polyah (Stability of equilibrium, charge, convection and interaction of liquid mass in electric fields). M. Izhevsk: NIC «Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika», 2009. 332 p (In Russian).

Kosvincev S. R. Ehksperimental'noe izuchenie ehlektrokonvekcii v ploskom sloe neodnorodno nagretyh slaboprovodyashchih zhidkostej (Experimental study electroconvection in a flat layer of inhomogeneously heated poorly conducting liquid). Bulletin of Perm University. Series: Physics, 1994, no. 2, pp. 128–140 (In Russian).

Zhdanov S. A., Kosvintsev S. R., Makarikhin I. Yu. Influence of an electric field on the stability of thermogravitational flow in a vertical capacitor. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2000, vol. 90, no 2, pp. 352–359.

Gershuni G. Z., Zhukhovitskii E. M. Convective stability of incompressible fluids. Jerusalem, Israel: Keter Publishing House, 1976, 330 p.

Ilin V. A., Ponomareva L. A. Electroconvection of low-conducting liquid in high-frequency electric field. Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2013, no. 3 (25), pp. 28–36 (In Russian).

Ilin V. A. Electroconvection of a poorly conducting fluid in a steady electric field. Technical Physics, 2013, vol. 58, no 1, pp. 60–69. DOI: 10.1134/S106378421301009X

Gross M. J., Porter J. E. Electrically induced convection in dielectric liquids. Nature, 1966, vol. 212, pp. 1343–1345. DOI: 10.1038/2121343a0

Kosvintsev S. R., Smorodin B. L., Zhdanov S. A., Makarikhin I. Yu. Electro-convective stability in a horizontal capacitor. Proceedings of International Conference «Modern Problems of Electrophysics and Electrohydrodynamics of Liquids» (MPEEL). St. Petersburg, 2000, pp. 79–82.

Il'in V. A., Smorodin B. L. Nonlinear regimes of electroconvection in a low-conducting liquid. Technical Physics Letters, 2007, vol. 33, no 4, pp. 355–357. DOI: 10.1134/S1063785007040256

Загрузки

Опубликован

2017-06-30

Выпуск

Раздел

Статьи (Regular articles)