Регулярные и хаотические электроконвективные колебания в слабопроводящих средах

Авторы

  • Наталья Николаевна Картавых Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Олег Олегович Некрасов (Oleg O. Nekrasov) Пермский государственный национальный исследовательский университет

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-4-45-51

Аннотация

На основе маломодовой модели электроконвекции исследована неустойчивость слабопроводящей жидкости в переменном электрическом поле горизонтального конденсатора при нагреве снизу. Рассматривается случай, когда основным механизмом зарядообразования является электрокондуктивный механизм, связанный с зависимостью электропроводности жидкости от температуры. Моделирование проведено с учетом конечного времени релаксации заряда и для набора параметров задачи, соответствующих реальным жидкостям, используемым в электротехнике, например, для трансформаторного или конденсаторного масел. Установлено, что во всей области параметров неустойчивость наступает колебательным образом. На основе быстрого преобразования Фурье проведена классификация синхронных возмущений. На плоскости «электрический параметр – период внешнего поля» построена карта режимов периодических колебаний. Исследована зависимость интенсивности течений от амплитуды модуляции. Обнаружены области конкуренции различных типов возмущений с разными теплопотоками.

Биография автора

Наталья Николаевна Картавых, Пермский государственный национальный исследовательский университет

кафедра физики фазовых переходов, доцент

Библиографические ссылки

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).

Atten P., Lacroix J. C., Malraison B. Chaotic motion in a coulomb force driven instability: large aspect ratio experiments. Physics Letters A, 1980, vol. 79, n 4, pp. 255–258.

DOI: 10.1016/0375-9601(80)90341-2

Malrison B., Atten P. Chaotic behavior of instability due to unipolar injection a dielectric liquid. Physical Review Letters, 1982, vol. 49, pp. 723–726. DOI: 10.1103/PhysRevLett.49.723

Traoré Ph., Pérez A. T. Two-dimensional numerical analysis of electroconvection in a dielectric liquid subjected to strong unipolar injection. Physics of Fluids, 2012, vol. 24, 037102.

DOI: 10.1063/1.3685721

Kartavykh N. N., Smorodin B. L., Il'in V. A. Parametric electroconvection in a weakly conducting fluid in a horizontal parallel-plate capacitor. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2015, vol. 121, no. 1, pp. 155–165.

DOI: 10.7868/S0044451015070160

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

Kosvincev S. R. Ehksperimental'noe izuchenie elektrokonvekcii 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.

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

Smorodin B. L., Velarde M. G. On the parametric excitation of electrothermal instability in a dielectric liquid layer using an alternating electric field. Journal of Electrostatics, 2001, vol. 50, no. 3, pp. 205–226.

DOI: 10.1016/S0304-3886(00)00036-X

Smorodin B. L., Taraut A. V. Dynamics of electroconvective wave flows in a modulated electric field. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2014, vol. 118, no. 1, pp. 158–165.

DOI: 10.7868/S0044451014010192

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

Berge P., Pomo I., Vidal K. Order within chaos: towards a deterministic approach to turbulence. New York: Wiley, 1986

Загрузки

Опубликован

2017-12-28

Выпуск

Раздел

Статьи (Regular articles)