Poorly conducting fluid motion in a horizontal capacitor at a heating from below
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-1-41-53Abstract
Electroconvective flows of nonuniformly heated poorly conducting fluid are studied. Fluid is placed in harmonic alternating electric field of horizontal capacitor heating from below. We consider the situation, when electroconductive mechanism makes the main contribution. Electroconductive charge formation mechanism associates with the dependence of the electrical conductivity on the fluid temperature. A system of eight nonlinear differential equations describing electroconvection is obtained using the Bubnov–Galerkin method with a small number of basic functions. The integration of the system is carried out using the fourth order Runge–Kutta–Merson method. As a result, nonlinear properties of various flow regimes and heat transfer through the capacitor are analyzed. A map of the electroconvection regimes of poorly conducting fluid is plotted on the parameter plane “period – the amplitude of the external field”. The evolution of emerging flows in the supercritical region for eigenfrequency of the system is analyzed. The dependence of the convective flows intensity on the dimensionless electric parameter is obtained. Time dependence of the harmonics amplitudes of the stream function is built. Isolines of perturbation of the charge density, temperature, stream function are obtained for several values of the electrical parameter. The different types of electroconvection oscillation regime are discovered. The coexistence regions of perturbations with different heat flow values are found.Received 19.01.2017; accepted 11.05.2017References
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
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
