.
Плотность
силы описывает эффект электрострикции в
неоднородной среде (воздействие силы высокочастотного давления, за счет
неоднородности электрического поля и за счет частичного учета влияния
неоднородности среды). Ниже будет показано, что сила
так
же будет учитывать влияние неоднородности среды.
Движение одного иона в однородной среде, но в
неоднородном электрическом поле опишем уравнением
.
Чтобы
не загромождать описание, в правой части уравнения выписан только один член. Смещение
иона разобьем на две части: , где
описывает медленные движения, а
характеризует быстрые движения,
- частота быстрых осцилляций. При этом
рассматривается ситуация, когда имеет место система неравенств
.
Будем иметь описание быстрого процесса
.
Описание
медленного движения получается в результате усреднения по периоду
высокочастотных колебаний уравнения :
.
Учтем возможность разложения в ряд Тейлора
Произведя усреднение по периоду высокочастотных колебаний, получим описание медленного движения
,
где
учтено, что . Таким образом, имеем представление для
плотности силы электрострикции
в однородной электропроводящей среде при наличии неоднородного электрического поля.
В случае плазмы, при описании быстрых процессов
(движение ионов пренебрежимо мало) в формуле для следует
сделать замену
, соответствующая сила называется
силой Миллера М.А. (1958 г.).
Если исходить из приближения ионных плазменных
колебаний, то , где
,(здесь
введено обозначение
). В результате получаем другую
форму описания силы электрострикции в случае однородной среды для задач
электрогидродинамики
.
В неоднородной среде имеет место обобщение этой формулы (вывод этой формулы делать не будем)
.
Сила
электрострикции имеет потенциальный характер, она приводит к уменьшению
давления (уменьшению концентрации заряженных частиц в области больших значений
поля ).
Влияние
неоднородной среды приводит к возникновению еще дополнительной нелинейной силы . Приведем без обоснования ее представление
.
16.2. Условия применимости уравнений ЭГД. Основным условием применимости уравнений ЭГД является допущение о пренебрежении влиянием магнитного поля:
. (16.1)
При
этом в законе Ома для медленных процессов сделаем
пренебрежение вторым слагаемым в правой части равенства. Это допустимо делать
при выполнении условия
. (16.2)
Из
уравнения Максвелла следует оценка магнитного поля
, (16.3)
где
характерный пространственный масштаб
изменения полей. В результате, на основе (16.2), (16.3) получаем условие
,
где
- магнитное число Рейнольдса. В качестве
примера возьмем параметры
. Получаем условие на
скорость движения среды
.
Соотношение (16.1) при учете (16.3) приводят к условию
,
,
или к дополнительному ограничению на магнитное число Рейнольдса
.
Рассмотрим
пример , в такой ситуации условие на
электропроводность принимает вид
.
Уравнение Максвелла можно записать в другой, эквивалентной форме
.
Сделаем
оценку на основе представления , справедливого для сред
без дисперсии в линейном приближении.
,
где
- характерное время изменения полей. С
учетом (16.1) получаем неравенство
.
Для
рассмотренного выше примера имеем
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.