ЭГД-течения в симметричной системе электродов, страница 10

Реальные конструкции ЭГД-насосов описаны в ряде работ [1, 2]. Они содержат корпус из изолирующего материала, систему электродов так называемые потокоограничивающие вставки, играющие роль гидро динамических формирователей направленного течения. Наиболее распространенной конструкцией ЭГД-насоса является система типа игла—кольцо, оказавшаяся, как будет показано далее, довольно не­удачной. В ее основе лежит механизм объемной диссоциации: у острия игольчатого электрода возникает область повышенной проводимости, вызывающая направленное движение жидкости. Такая система долж­на работать в любой слабопроводящей жидкости, откуда и название ЭГД-насос (иногда с дополнением для перекачки слабопроводящих сред). Конструктивные особенности различных ЭГД-насосов обычно связзны с изменением формы и размещения электродов. Однако, как показывает опыт, одна и та же конструкция ЭГД-насоса может совершенно различно работать в жидкостях разного состава.

Интенсивность зарядообразования, а следовательно, и скорость ЭГД-течепия определяются в первую очередь свойствами границы электрод — жидкость. В [3] было показано, что изменением состава и концентрации примесей, а также материала и покрытия электродов можно эффективно управлять не только скоростью, но и направлением ЭГД-течений, а также их структурой. Одной из основных проблем при разработке ЭГД-преобразовате-лей является выведение течения жидкости за пределы межэлектродного промежутка (МЭП) во внешний канал, где его можно использовать в технических целях. Протяженность внешнего канала и его гидравличе­ское 'сопротивление могут во много раз превышать протяженность МЭП. Как показали наблюдения, в известных конструкциях ЭГД-преобразователей большая часть энергии затрачивается на внутренние вихри, т. е. вихри, замкнутые внутри МЭП. Одной из основных причин образования внутренних вихрей является расфокусирующее действие электрического поля внутри МЭП. На рис. 1, а, б приведены конфигу­рации силовых линий электрического поля в системе электродов прово­лочка—два параллельных стержня (а) (аналог системы игла—коль­цо) и линии тока (б) ЭГД-течения в такой системе электродов.

Элемент жидкости, получивший за­ряд у эммитера э, движется под дей­ствием сил поля вдоль оси, проходящей через середину промежутка между к—к. По мере продвижения к противоэлектро-дам на этот элемент будет действовать составляющая сил, нормальных к оси х, растягивающая жидкость к электродам к—к (показано на рис. 1 стрелками). Под действием поперечной составляюшей элемент получает ускорение в на­правлении, нормальном х, центральная струя течения раздваивается, образуя две замкнутые ячейки внутри МЭП. Та­ким образом, система электродов прово­лочка—два стержня обладает расфоку-сирующим действием, способствующим образованию

Более удачной является система типа проволочка—проволочка. На ряс. 1, а, г изображены картины силовых линий поля в электростатическом приближении  Рис. 1. Конфигурации силовых и линий тока ЭГД-течения. В этом случае линии напряженности электрического поля и ли-—       ,,   ^J    ник тока жидкости в трехстерж- электрическое поле обладает фоку-  невой системе (а, б) и системе

сирующим эффектом, т. е. концентрирует   проволочка—проволочка (в. г}. течение в направлении оси х, а следова­тельно, препятствует образованию внутренних вихрей.

Как показали исследования [З], для повышения эффективности направленного движения жидкости необходимо рационально подбирать свойства системы электрод— жидкость, а не только форму и расположение электродов. Такой подход ставит под сомнение само название ЭГД-насос, так как под ним подразумевается универсальная конструкция электродов для перекачивания любых слабопроводящих сред. Изменяя электрохимические свойства жидкости и материал электродов, можно управлять как интенсивностью, так и направлением возникающих течений. Поэтому, на наш взгляд, под ЭГД-преобразователем (но не насосом) следует понимать устройство для эффек­тивного преобразования энергии движения ионов в энергию однонаправленного дви­жения среды за пределами МЭП. При конструировании такого рода устройств основ­ным конструктивным признаком является рациональный выбор свойств системы электроды — жидкость.