При уменьшении скорости спадания заряда структура течения начинает отличаться от экспериментально наблюдаемой. Зона ускорения удлиняется и захватывает все большую часть межэлектродного промежутка. Область максимальной скорости смещается ближе к плоскому электроду. Это хорошо видно из рис.6, который соответствует значению β=0.03. Рис. 6a показывает распределение плотности объемного заряда, рис. 6 b распределение скорости течения, вызванного таким распределением заряда. В этом случае заряженная струйка представляет узкую полоску почти постоянной ширины, плотность заряда вдоль струи изменяется на 30 % за весь межэлектродный промежуток. На рис. 6 b показаны цилиндрический электрод (темный круг) и плоский электрод (темная линия внизу рисунка). Из рис. 6 b видно, что зона ускорения занимает почти половину межэлектродного промежутка, в то время как из экспериментальных данных [4] следует, что ее размеры составляют от 0.1 l0 до 0.3 l0 и мало изменяются при изменении внешних условий (приложенное напряжение, размеры электродов и геометрия электродов, состав жидкости) в широких пределах. Размеры зоны торможения сокращаются до 0.2 l0, что тоже не соответствует характерной структуре ЭГД течения.
Рис.6 Распределение плотности объемного заряда (a) и скорости ЭГД течения при малой скорости спадания заряда (β=0,03).
На рис. 7a приведены линейные распределения скорости вдоль линий проходящей через центр цилиндрического электрода и перпендикулярной плоскому (центральной оси ЭГД-течения) для различных скоростей спадания заряда: β = 0,001, 0.003, 0.005, 0.03. Видно, что режиму развитого течения больше всего соответствует вариант β=0.005: протяженность зоны ускорения составляет ~ 0.2l0 (l0 -длина МЭП) и практически не меняется при изменении приложенного напряжения. Имеется зона равномерного движения в которой скорость направлена вдоль оси течения и изменяется слабо. Зонаэффективного торможения начинается на уровне 0.6 l0. Все эти особенности близко соответствуют ранее опубликованным данным о структуре развитых ЭГД-течений. Если скорость спадания заряда увеличивается, то реализуется структура характерная для неразвитого течения, а при увеличении β возникает нереализуемая на практике структура. Был проведен следующий численный эксперимент в котором задавалось однородное распределение движущих сил направленных вдоль центральной оси течения, от цилиндрического электрода к плоскому, и локализованных в области, представляющей собой полоску, размеры которой приблизительно равны размерам области локализации объемного заряда при развитом ЭГД-течении. На рис.7 b приведено осевое распределения скорости течения при таком спосбе задания движущих сил. Возникающее течение имеет структуру похожую на случай малого спадания заряда вдоль центральной струи: протяженная зона ускорения, промежуточная область однородного течения практически отсуствует, зона ускорения сменяется зоной торможения. Максимум скорости соответствует длине полоски приложения сил, за ним непосредственно следует зона торможения жидкости. Таким образом, зонная структура ЭГД-течений определяется распределением объемного заряда.
Рис.7 Распределение скорости ЭГД течения вдоль центральной оси ЭГД течения: a – для различных распределений объемного заряда, b – для однородной плотности объемных сил.
В результате моделирования у авторов имеется полная информация об ЭГД-течении: распределения напряженности поля Е, плотности заряда ρ, а также скорости течений. Следовательно, можно определить распределения Reel =v/bE и плотности конвективного тока Jk = ρV в объеме жидкости. Эти распределения приведены на рис.8 На рис. 8a приведены абсолютные значения электрического числа Рейнольдса. Значения плотности тока нормированы относительно максимального значения (jmax=0.7·10-4 A/м2). Видно, что у обоих электродов имеются обширные[B3] зоны малых Ree и Jk. В этих зонах ионная транспортировка носит преимущественно миграционный характер. Распределение электрического числа Рейнольдса имеет каплеобразный вид с максимумом в центральной струе. Конвективный ток имеет вид узкой полосы в зоне центральной струи течения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.