Описание лабораторной работы "Исследование электрогидродинамических течений в жидких диэлектриках", страница 4

Отдельная группа исследований посвящена так называемым симметричным системам электродов. Так, например, в системе электродов типа провод-провод, в отличие от системы провод-плоскость, площади соприкосновения электродов с жидкостью одинаковы, также одинаковы распределения электрического поля вблизи электродов. Т.е. система электродов обладает геометрической симметрией. Условия ионообразования у каждого из электродов определяются только свойствами границы раздела; плотность объемного заряда и скорость ЭГД-течения от каждого из электродов полностью определяются скоростью ионообразования на поверхности данного электрода. В работе [4] рассматриваются течения в симметричной системе электродов, и исследуется влияние примесей обладающих электронно-донорными и электронно-акцепторными свойствами. Изучается влияние электрохимической асимметрии на структуру ЭГД-течений в таких электродных системах.

Сравнительный анализ развитых ЭГД-течений при различных напряжениях, не выявил существенных структурных различий. Зависимости средней скорости в центральной струе от напряжения на электродах в режиме неразвитого течения носят степенной характер v~U^k, k>2, в режиме развитого течения обычно k=1. В [4] предложена удобная безразмерная форма представления и анализа зависимостей v=v(U), в качестве единицы измерения скорости приведена средняя скорость дрейфа ионов v₀=bU/l₀, здесь b-подвижность ионов. В безразмерном виде зависимости средней скорости от напряжения предстанут в виде Re_el=v/v₀=f(U), величину Re_el обычно называют электрическим числом Рейнольдса. На рис.2.1. приведены эти зависимости для течения в системе лезвие-плоскость, там же представлены в безразмерной форме соответствующие вольтамперные характеристики (ВАХ). Видно, что зависимость Re_el=f(U) имеет пороговый характер, порог возникновения течений U₀ не совпадает с напряжением перехода к сверхомическому участку ВАХ U₁. Обычно U₁>U₀. В режиме неразвитого течения наблюдается очень быстрый рост электрического числа Рейнольдса, в режиме развитого течения электрическое число Рейнольдса постоянно Re_el =const. Назовем это значение предельным Re_ec.

3. Современные методы компьютерной обработки

ЭГД-эксперимента.

В последнее время разработана методика компьютерной обработки результатов экспериментов по наблюдению ЭГД-течений, позволяющая восстанавливать распределение скоростей и ускорений в межэлектродном промежутке. После такой обработки становится доступной информация об их кинематической и динамической структуре. Пример результатов обработки представлен на рис.3.1. Ранее отмечалось [1,17], что область, занятую ЭГД-течением, можно условно разделить на несколько зон:

1.  В непосредственной близости к электроду имеется тонкий прилипший слой неподвижной жидкости.

2.  Зона интенсивного ускорения жидкости электрическим полем, расположенная у поверхности активного электрода. Эта зона лежит в пределах 0÷0,1 длины межэлектродного промежутка и соответствует области концентрации линий уровня скорости около активного электрода на рис.3.1. В этой зоне векторы сил направлены по течению, либо под острым углом к нему.

3.  Зона плавно изменяющегося течения. Она, называется центральной струей ЭГД-течения и соответствует параллельно-струйной его части. В пределах центральной струи происходит изменение направления действующих сил.

4.  Зона торможения ЭГД-течения, соответствующая области, в которой вектора сил направлены противоположно направлению скорости.

5.  Непосредственно к поверхности пассивного электрода примыкает неподвижный слой жидкости.

Выявленные особенности ЭГД-течений в разных условиях касаются, в основном, размеров и характера этих зон. Как уже было отмечено выше, электрическое число Рейнольдса при развитом течении лежит в области значений от 10 до 20, т.е. вне зоны ускорения ионы практически «вморожены» в жидкость. Поэтому имеются все основания полагать, что заряд, инжектированный с поверхности проволочного электрода, сносится течением в межэлектродный промежуток. В зависимости от режима распределение заряда в жидкости может изменяться. Однако, в случае развитого течения, зона заряженной жидкости, скорее всего, имеет вид узкой полосы, простирающейся от проволочного электрода к плоскому.