Физика \ Электрогидродинамика

Моделирование структуры ЭГД-течений в несимметричной системе электродов, страница 19

Приложенное напряжение, кВ

Значение электрического числа Рейнольдса

Максимальная скорость течения, cм/с

Плотность объемного заряда у поверхности активного электрода, 10-3 Кл/м3

Напряженность

электрического поля у поверхности активного электрода, 106 В/м

Сила конвективного тока, 10-7А

Высоковольтная проводимость 10-12, Ом-1*м

5

5.2

1.73

2.23

3.77

0.258

0.108

7.5

8.64

4.32

3.74

5.61

1.104

0.309

10

11.44

7.63

5.58

7.41

2.888

0.606

12.5

13.2

11

7.33

9.22

5.381

0.903

15

13.92

13.92

8.63

11.10

7.925

1.109

17.5

14.2

16.57

9.69

12.90

10.48

1.257

20

14.48

19.31

10.80

14.79

13.47

1.414

22.5

14.5

21.75

11.55

16.73

16.08

1.501

25

14.5

21.75

11.55

16.73

16.09

1.509

Из представленного ниже рисунка видно, что зависимость q(U) имеет вид , где a=1.195e-4, b=0.006267.

Из представленной выше ВАХ хорошо видно, что она имеет нелинейный и линейный участки. ВАХ становится линейной при напряжении порядка 10 кВ. Примерно при этом же напряжении выходит в стационар кривая Re(U).

Из следующего графика видно, что напряженность электрического поля у активного электрода линейно зависит от приложенного напряжения. Для аппроксимирующей прямой имеем следующие параметры: a=742.7, b= -6667.

Зависимость структуры течения от величины объемного заряда в струе.

Исследуется зависимость структуры ЭГД течений от величины начальной плотности заряда (плотности у активного электрода). Основные параметры задачи:  β=0.006 (как было показано ранее наиболее адекватное значение), приложенное напряжение 20 кВ,  r = 0.5 мм, расстояние между электродами 1.5 см. Основные результаты расчета заносятся в таблицу. Базы и соответствующие файлы в расположены по папкам (названия папок см в таблице). Пути для электростатики находятся в файле pathel.txt, для гидродинамики pathG.txt. Стартовое значение ρ0 найденное из численного эксперимента, для таких условий равно 1.02∙10-2 Кл/м3. Вариации ρ0  в диапазоне0.001-0.8

Таблица 1.

ρ0*10-2 Кл/м3

V, см/с

Папка с результатами

1.28

21,5

1_28

1.4

22.8

1_4

2

28,04

2

4

41,3

4

0.6

13.4

0_6

0.1

3

0_1

8

51.86

Workst4_NewCh

При плотности заряда 4*10-2 Кл/м3 напряженность поля падает на 20% по сравнению с первоначальным значением (1.28*10-2 Кл/м3) (с 8*107 до 6*107).  Кроме того, выравнивается распределение поля, в центральной части почти не чувствуется спадания заряда. В результате, профиль скорости оказался похожим на случай малого спадания заряда. Т.е. значение β=0.006 оказалось сильно большим.

При наименьшем значении заряда также имеется отклонение от формы типового профиля. Профиль оказывается похожим на случай неразвитого течения. См. рис.

При заряде равном 4*10-2 Кл/м3 поле сильно отличается от электростатического (проявляется действие объемного заряда). Наряду с профилирующим осевым направлением поля в центральной струе, появляются довольно существенная боковая составляющая. Область максимальной скорости



еще больше смещается к пассивному электроду. График ускорения похож на распределение, полученное при равномерном задании сил. (Путь с ускорениями сохранен в файле accel.txt). Он также сильно отличается от распределения ускорений при нормальном заряде. Несмотря на то что по величине заряд и кулоновские силы больше, ускорение менее интенсивное и распределено более однородно, т.к. поле не коллинеарно оси течения. Нет характерного горба у активного электрода.

Скачать файл