Моделирование структуры ЭГД-течений в несимметричной системе электродов, страница 24

На рис.4a  приведен контурный график распределения давления в межэлектродном промежутке. Динамика развития ЭГД-течения сопровождается формированием двух зон давления, расположенных на различных концах заряженной струйки: зоны пониженного давления, лежащей в приэлектродной области и сосредоточенной в основном в верхней части заряженного кольца и зоны повышенного давления, имеющей полукруглую форму и сплющенную нижнюю границу. Нижняя граница зоны повышенного давления определяется  верхней  границей заряженной струйки и распространяется вместе с ней до середины межэлектродного промежутка, где она объединяется с аналогичной зоной следующей от противоположного электрода. В момент времени 0,06 sec., соответствующий рис.4a, зона повышенного давления расположена на уровне 0.3 межэлектродного промежутка.

На рис.4b  приведены линейные графики распределения  давлений в жидкости вдоль центральной оси течения от нижнего электрода до середины межэлектродного промежутка. По мере продвижения заряженной струйки вглубь межэлектродного промежутка  формируются  зоны пониженного и повышенного давления. Зона пониженного давления имеет максимум у поверхности электрода, величина давления возрастает с течением времени. Отрицательное относительное давление быстро спадает от поверхности электрода в жидкость, область локализации зоны пониженного давления – приэлектродный слой. Область повышенного давления имеет максимум, расположенный на внешней границе заряженной струйки  и продвигающийся вместе с ней к центру межэлектродного промежутка. Зоны роста ускорения, приведенные на рис.3b примерно соответствуют зонам локализации пониженного давления, а экстремумы зон торможения – зонам локализации повышенного давления.

Анализ карт линий уровня ускорений показывает: на начальной стадии, когда зарядовая структура имеет форму кольца, зона ускорения возникающих ЭГД-течений раздвоена и лежит вдоль боковых поверхностей электрода (доказать). По мере распространения заряженной струйки вглубь межэлектродного промежутка зона ускорения жидкости смещается вдоль оси течения в область, находящуюся над электродом (нижним в данном случае) и течение приобретает структуру, характерную для режима развитого ЭГД-течения[4,5]: за зоной ускорения следует зона параллельноструйного центрального течения, в пределах которого ускорение практически отсутствует, а вектор скорости направлен вдоль линии, соединяющей электроды. Далее следует зона торможения, обусловленная вязкостью жидкости, и застойная зона в области встречи двух струй, текущих навстречу друг другу.

Таким образом, в ЭГД-течении реализован экзотический механизм: течение жидкости происходит из области пониженного давления в область повышенного давления. Такое течение возможно благодаря объемному характеру движущих кулоновских сил. И именно оно определяет оригинальную структуру динамики распространения зон ускорения и торможения, приведенную на рис.3b.

Динамика изменения кулоновских сил состоит в  продвижении области их локализации к середине межэлектродного промежутка вместе с заряженной струйкой жидкости. Силы монотонно спадают от поверхности электрода в жидкость и в отличие от ускорений, не имеют экстремума (на Рис. представлено распределение сил вдоль центральной полуоси в момент времени 0.102 сек.). Непосредственно в приэлектродной области кулоновские силы создают зону пониженного давления, и только на некотором расстоянии от поверхности электрода приводят жидкость в движение.