В настоящее время метод визуализирующих включений является наиболее распространенным методом исследования ЭГД-течений. С помощью этого метода регистрируется общая картина течения, а при использовании импульсной подсветки можно изучать поле скоростей. На сегодняшний день значительный прогресс в области вычислительной техники позволяет получить существенно больше информации о кинематической структуре ЭГД-течений, чем это было возможно ранее. В качестве примера приведем работу японских исследователей, представленную на международной конференции CEIDP в Атланте (США), 1998 г. [3]. В лаборатории электрогидродинамики жидкости НИИ Радиофизики СПбГУ в течение ряда лет для визуализации и исследования поля скоростей ЭГД-течений применяются мелкие газовые пузырьки. Пузырьки не заряжаются от электродов, даже в сильно неоднородных электрических полях, например, образованных в системе электродов игла-плоскость, а следовательно, не испытывают действия кулоновской силы. Действие диэлектрофоретической силы проявляется лишь в сильно неоднородных электрических полях и в реальных условиях ощущается весьма слабо. Основной причиной движения пузырьков является ЭГД-течение, что позволяет их использовать для точного измерения скорости течения.
Как уже отмечалось, для визуализации ЭГД-течений в слабо проводящей жидкости могут быть использованы метки, отличающиеся по своим оптическим свойствам от свойств среды и, по возможности, пассивно движущиеся с жидкостью. Введение меток не должно существенно изменять электрофизических свойств среды; размеры меток должны быть достаточно малыми, чтобы, с одной стороны, по возможности, не исказить кинематику исследуемого потока и не проскальзывать относительно жидкости под действием электрических и гравитационных сил, а с другой стороны, оставлять достаточно контрастный след на фотоматериале; плотность метки должна мало отличаться от плотности жидкости; границы метки не должны изменяться под влиянием электрического и гравитационного полей. Эти требования существенно сужают круг веществ, которые могут быть использованы в качестве меток. Исследование поведения газовых пузырьков показало, что относительная погрешность в измерении скорости ЭГД-течения, обусловленная индивидуальным движением пузырьков, как правило, не превышает 5–10 %. Этот эффект связан с наличием приэлектродных слоев повышенной напряженности, исключающих возможность прямого контакта с поверхностью электрода при условии введения пузырька воздуха в объем жидкости. Кроме того, если газовые пузырьки вводить в жидкость при помощи капилляров из изолирующего материала, то можно:
1) калибровать метки по размерам;
2) реализовать необходимую дозировку меток;
3) вносить минимум загрязнений в жидкость;
4) облегчать ввод и вывод меток из области наблюдения.
Равномерное заполнение исследуемой области течения можно осуществить путем перемещения капилляра поперек потока жидкости.
Таким образом, пузырьки воздуха являются наиболее подходящим для визуализации ЭГД-течений инструментом.
2. Описание экспериментальной установки
Блок-схема установки для измерения скоростей ЭГД-течения приведена на рис. 1. Экспериментальная установка состоит из следующих каналов и блоков:
1. Блок подсветки. Он включает в себя источник подсветки, питаемый от стабилизированного блока питания. Для создания импульсной подсветки применялся стробоскопический диск, укрепленный на валу электродвигателя. Длительность и форма световых импульсов контролируется осциллографом и измеряется частотомером.
1. 2. Электрическая часть. Она включает в себя высоковольтный источник питания, созданный на основе умножителя напряжения и генератора. Он предназначен для создания высокого напряжения между электродами.
 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.