ЭГД-течения в симметричной системе электродов

Лекция №

ЭГД-течения в симметричной системе электродов.

Анализ несимметричного и встречных ЭГД-течений.

Как известно в электростатике используется принцип зеркальных отражений. Так электрическое поле в симметричной системе электродов типа шар-шар, провод –провод можно определить согласно этому принципу, восстанавливая электрическое поле в симметричной системе электродов, как сумму электрического поля созданного несимметричными электродами типа шар – плоскость, провод-плоскость и его зеркального отображения.. Согласно принципу зеркальных отражений можно предположить, что структура ЭГД-течений в симметричной системе электродов типа провод-провод, в случае малого влияния объемного электрического заряда, должна быть зеркально симметрична относительно структуры ЭГД-течений в несимметричной системе провод над плоскостью. При этом необходимо осуществить одинаковые условия инжекции на аноде и катоде. На рис.1 приведены векторные поля и карты линий уровня напряженности электрического поля в симметричной ( провод-провод)-а, и несимметричной (провод-плоскость)-б, вычисленные в электростатическом приближении. Плоскость А-А соответствует условной плоскости симметрии. Ось X направлена от катода к аноду (катод на рис.1 сверху), ось У слева направо.

Таким образом для реализации режима симметричных встречных ЭГД-течений в системе провод-провод необходимо реализовать равные условия зарядообразования на аноде и катоде.

Раннее  описана зонная структура ЭГД-течений в несимметричной системе электродов[1]. Детально исследована структура зоны ускорения, центральной струи и зоны торможения. Анализ структуры встречных симметричных ЭГД-течений особенно интересен тем, что в плоскости симметрии А-А, отсутствует электрод и, следовательно, в отличии от несимметричного течения от электродов провод над плоскостью в плоскости А-А реализуется исключительно рекомбинация противоионов, приносимых встречными ЭГД-течениями от анода и катода. Это дает возможность исследования зоны активной рекомбинации, оставшейся недостаточно изученной при анализе несимметричных ЭГД-течений.  

Акт ионизации в реальном растворе является сложным гетерогенным процессом, сопровождающимся целым рядом превращений. Если жидкий диэлектрик характеризуется как  хороший изоляционный материал, то его электрические свойства определяются примесными ионами, обладающими повышенными электронно-донорными либо электронно-акцепторными качествами. Поэтому считают, что перенос заряда на межфазной границе осуществляется преимущественно на примесные молекулы. Ранее было предложено использовать в качестве примесей, обладающих электронно-акцептоными свойствами бутанол и йод. Эти примеси при растворении в  трансформаторном масле, существенно влияют на скорость ионообразования на катоде. Скорость ионообразования на катоде легко изменяется в широких пределах путем изменения концентрации примеси. Показано, что при концентрации бутанола в 2,5% в системе медных проволочных электродов одинакового диаметра менее 1 мм, реализуется режим встречных ЭГД-течений]. Следует отметить, что  условия зарядообразования на электродах зависят не только от концентрации примеси, но и от прочих условий, например от разности потенциалов. Поэтому полной симметрии встречных течений

достичь достаточно трудно, она нарушается при изменении напряжения, материала электродов, концентрации примеси. Устойчивые встречные течения реализуются, как правило от электродов малого диаметра

 На рис приведены фотографии ЭГД-течений в несимметричной (провод – плоскость) и симметричной системе (провод-провод). Электроды на фотографиях видны в виде темных кругов.  Видно, что встречные течения почти симметричны относительно середины межэлектродного промежутка. Характерной особенность встречных течений являются неподвижная область в середине МЭП в месте встречи центральных струй  и длинные боковые струи, текущие параллельным курсом вдоль плоскости симметрии. Линии тока боковых струй взаимно–параллельны и при полной симметрии зарядообразования на электродах перпендикулярны оси X. Продольная длина боковых струй составляет 2-5 длин межэлектродного промежутка.