Течение и распад капиллярной микроструи в электрическом полеНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Течение и распад капиллярной микроструи в электрическом поле
Результаты этапа: Рассматривается задача о стационарном течении проводящей жидкости в электрическом поле. Жидкость подается с фиксированным расходом через капилляр в область, в которой создано постоянное однородное поле, сонаправленное с капилляром. Разработаны алгоритмы расчета стационарного течения струи. В предположении медленного изменения радиуса струи задача описывается параболическими уравнениями и может быть решена методом конечных разностей путем выделения поверхностей равных расходов. Напряжения на поверхности струи при этом полагаются заданными, ток, переносимый струей, считается внешним параметром. Однако такой подход нельзя использовать в области, прилегающей к капилляру, из-за того, что там происходит резкое сужение струи и имеет место релаксация поверхностных зарядов. Для описания течения в этой области используется смешанный метод: искомые функции раскладываются по полной системе функций относительно радиальной координаты (многочлены Чебышева), причем коэффициенты разложения зависят от продольной координаты, и производные в этом направлении аппроксимируются конечными разностями. Написана программа, позволяющая решать уравнения Навье-Стокса в полосе переменной ширины, с заданными условиями на поверхности. С помощью итерационного метода определяется форма свободной поверхности, при которой наблюдается баланс механических напряжений с учетом капиллярных и электростатических сил. Реализован алгоритм решения задачи гидродинамической устойчивости в случае, если профиль скорости основного течения и возмущения заданы через разложение по многочленам Чебышева. В качестве примера рассмотрена задача об устойчивости течения слоя вязкой жидкости по вертикальной стенке в переменном нормальном электрическом поле. Такая задача может быть приближенно сведена к задаче об устойчивости нулевого решения линейного однородного обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка с периодическим коэффициентами. Анализ последней используется для обоснования достоверности результатов, полученных с помощью разложения решения полной задачи об устойчивости в ряд по полной системе многочленов. Обнаружено хорошее согласие между приближенной упрощенной моделью и решением полных уравнений. Отмечены качественные различия, возникающие за пределями границ применимости упрощенной модели.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Течение и распад капиллярной микроструи в электрическом поле
Результаты этапа: Исследовано стационарное течение капиллярной струи в электрическом поле. Численно построены решения полных уравнений Навье-Стокса, получена зависимость длины участка формирования асимптотического течения от внешних параметров течения (расход, разность потенциалов) и от свойств жидкости (проводимость, реология). Изучена устойчивость течения слоя вязкой жидкости в нормальном электрическом поле. Определены моды неустойчивость, обнаружено, что в определенном диапазоне частот переменное электрическое поле может приводить к параметрическому возбуждению электрокапиллярных волн.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".