Моделирование структуры ЭГД-течений в несимметричной системе электродов, страница 3

Определение распределения плотности электрических сил. Для расчета распределения электрических сил в жидкости задавались различные распределения объемного заряда в системе провод-плоскость. Непосредственно у поверхности цилиндрического электрода распределения объемного заряда задавалось в виде соосного с электродом кольца толщиной  0.1 мм. Далее в модели учитывался снос заряда из приэлектродной зоны вглубь межэлектродного промежутка возникающим ЭГД-течением. В качестве функции моделирующей распределения объемного заряда при сносе использовалась двумерная функция вида: ρ₀·exp{-α*x²-y/β}. Как видно, параметр α  определяет ширину заряженной полоски. Изменяя параметр β можно регулировать скорость спадания плотности объемного заряда вдоль центральной струи ЭГД течения, при этом параметр вдоль оси течения α изменялся таким образом, чтобы соблюдался закон сохранения заряда в струе. Физический смысл этого требования – это отсутствие в жидкости стоков заряда. Критерием для определения ρ₀ было экспериментальное значение скорости течения в области центральной струи. После этого рассчитывалось распределение электрического поля и плотность электрических сил с заданным распределением объемного заряда в электростатическом приближении. Найденное распределение плотности электрических сил использовалось для решения гидродинамической задачи. Геометрия электрической и гидродинамической задач, а также свойства жидкости были такими же, как и в эксперименте. Вычисленные распределения скоростей сравнивались с типовым распределением. получающимся при обработке экспериментальных данных и представленным на рис.2. Изменяя параметры функционального распределения объемного заряда, мы пытались добиться наилучшего соответствия между результатами моделирования и экспериментальными данными.

Описание программ моделирования ЭГД течения.

В этом документе описан блок программ для моделирования ЭГД течения в простейшем случае: взята несимметричная система электродов, объемный заряд находится только в узкой области между электродами (в центральной струе ЭГД течения) и распределение его внутри этой струй равномерное. Весь блок состоит из четырех программ, которые исполняются в определенной последовательности. Первая программа строит геометрию модели и сетку. Сетка строится при помощи универсального не решаемого элемента MESH200. Во второй программе элемент меняется на электростатический (plane121), задается значение потенциала на электродах и распределение объемного заряда, и решается электростатическая задача. Третья программа вычисляет распределение плотности электростатических сил и записывает результаты в файл. Четвертая программа – гидродинамическая. Она использует геометрию и сетку построенные первой программой и, в качестве нагрузки, распределение электростатических сил, вычисленные третьей. В случае изменения геометрии или условий ЭГД течения необходимо менять только небольшую программу, определяющую эти условия.

1. Построение геометрии. Ниже приведена программа для построения геометрии задачи. Она имеет название Model.

Предварительны блок (настройка общих опций).

Построение твердой модели.