Моделирование структуры ЭГД-течений в несимметричной системе электродов, страница 15

На рис 2 приведены распределения скорости и ускорения вдоль центральной оси течения.

Рис.2 Распределения скорости (a) и ускорения (b) вдоль центральной оси ЭГД течения для разных межэлектродных расстояний.

Значения скорости и ускорения нормированными к их максимальным значениям, а расстояния к длине межэлектродного промежутка.  Для больших межэлектродных промежутков зоны ускорения и торможения разделены промежуточной зоной слабоизменяющегося течения. При больших межэлектродных расстояниях, зона ускорения занимает менее 5% межэлектродного промежутка. При малых МЭП зоны ускорения и

Рис.3Изменение распределения давления в жидкости при разных межэлектродных расстояниях.

торможения перекрываются. Это особенно отчетливо видно на рис.2b. Поскольку перобразование электрической энергии в гидродинамическую происходит в основном зоне ускорения, это приводит к уменьшению эффективности ЭГД-преобразования.

     Влияние приэлектродных зон на кинематику ЭГД-течения при малых межэлектродных расстояниях объясняется характером распределения давлений, представленных на рис.3. Из этого рисунка видно, что при больших межэлектродных расстояниях, давление на большей части промежутка постоянно. Имеются лишь локальные области пониженного (у активного электрода) и повышенного  давления у плоского электрода. Размеры зоны пониженного давления практически не зависят от размеров МЭП, а определяются в основном размерами активного электрода. При уменьшении размеров межэлектродного промежутка обе эти зоны захватывают все большую часть его, а при достаточно малых расстояниях перекрываются в середине межэлектродного промежутка. Как уже отмечалось в работе [2], что местоположение максимума ускорения жидкости определяется размерами зоны пониженного давления. У активного электрода ускорение жидкости определяется равнодействующей электрических сил и сил давления. Кулоновские электрические силы имеют монотонно ниспадающий характер, а отрицательное давление в приэлектродной области максимально у поверхности электрода. Эта структура и определяет характер ускорения в приэлектродной зоне. Местоположение максимума ускорения определяется структурой приэлектродной зоны пониженного давления и ее размерами. В свою очередь, эта структура определяется размерами и характером обтекания цилиндрического электрода и не связана с размерами МЭП. На рис. приведены линии тока ЭГД-течения. Видно, что в окрестности акьтвного электрода картина обтекания электрода несимметрична: а именно под электродом линии тока в приэлектродной области быстро сужаются, формируя узкую заряженную струйку. Это связано с наличием зоны пониженного давления в приэлектродной области, локализованной под активным электродом.

Чем больше радиус электрода, тем обширнее эта зона и, следовательно, имеется наблюдается более пологий  рост кривой ускорения. В дальней части приэлектродная область уже не оказывает влияния, и ускорение жидкости определяется чисто электрическими силами. Следует заметить, что преобразование электрической энергии в кинетическую происходит на протяжении всей зоны ускорения. При малых размерах МЭП, когда зоны ускорения и торможения перекрываются, степень этого преобразования оказывается ниже, несмотря на рост электрических сил, что и определяет аномальную ветвь кривой рисунка 1. Можно предположить, что при уменьшении размеров МЭП ниже определенного значения ЭГД-течений возникать вообще не будет. Судя по характеру спада скорости этот порог лежит на уровне 0,1 мм. На наш взгляд именно этим можно объяснить изменение различных электрофизических характеристик диэлектрических жидкостей в малых зазорах.

Рис.4 Зависимость конвективного тока от величины межэлектродного промежутка.

В результате численного моделирования мы обладаем полной информацией об ЭГД течении. В частности, мы можем вычислить изменение конвективной составляющей тока в центральной струе ЭГД течении при различных межэлектродных расстояниях. Результаты представлены на рис.4.