Введение к работе
Актуальность темы. С проблемой неустойчивости капли по отношению к собственному и индуцированному зарядам тесно связаны вопросы электроаэрозольных технологий, задачи очистки жидких металлов от шлаков и окислов, различные геофизические вопросы, касающиеся атмосферного (грозового) электричества, задачи, возникающие при разработке электрокаплеструиных печатающих устройств, аппаратов для распыливания горючего, ядохимикатов и лако-красочных материалов, жидкометаллических источников ионов и прецизионных приборов для масс-спектрометрии органических и термически нестабильных жидкостей.
Цель работы заключалась в решении задачи об аналитическом расчете поля скоростей в таких физических объектах, как заряженная сферическая капля в отсутствии внешнего электрического поля, твердое ядро, обводненное тонким жидким слоем (далее просто градина) и сфероидальная капля, находящиеся в однородном электростатическом поле для случая маловязкой несжимаемой жидкости в модификации теории пограничного слоя у свободной поверхности; исследование зависимости интенсивности вихревого движения и толщины пограничного слоя от основных параметров задачи (вязкость, заряд, напряженность поля, эксцентриситет).
Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что в ней впервые в научной практике проводится аналитический расчет осцилляции в модификации теории пограничного слоя вблизи свободной поверхности для сферических объектов;
Практическая значение работы заключается в том, что результаты, полученные в ней могут быть использованы при разработке новых конструкций электрокаплеструиных печатающих устройств; аппаратов для распыливания горючего, ядохимикатов и лако-красочных материалов; жидкометаллических источников ионов и прецизионных приборов для масс-спектрометрии органических и термически нестабильных жидкостей; устройств для получения порошков тугоплавких металлов, жидкометаллической эпитаксии и
литографии, капель жидкого водорода для установок управляемого термоядерного синтеза. На защиту выносятся:
1. Результаты аналитического расчета поля скоростей в точной постановке
и в модификации теории пограничного слоя вблизи свободной поверхности
для
осциллирующей сферической заряженной капли вязкой жидкости
сфероидальной незаряженной капле
тонком слое вязкой жидкости на поверхности твердого сферического ядра, находящего в однородном электростатическом поле
2. Результаты исследования зависимости вихревого движения,
возникающего в выше перечисленных системах, от основных параметров
задачи.
3. Результаты исследования зависимости толщины пограничного слоя,
формирующего под осциллирующей свободной поверхностью, для
вышеперечисленных случаев, от основных параметров задачи.
4. Оценки для толщины пограничного слоя, при котором точное решение,
выше описанных задач, наилучшим образом апроксимируется их
соответствующими модельными упрощенными решениями.
Публикации. Результаты исследований, изложенные в диссертации, опубликованы в работах [1-9], из них 3 статьи в научных журналах из перечня ВАК [4,5,8].
Личный вклад автора. Работы 1-3,9 выполнены и опубликованы диссертантом лично. В остальных работах обработка результатов проведены диссертантом, анализ осуществлен совместно с соавторами.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской конф. молодых ученых «Неравновесные процессы в сплошных средах» (Пермь,2008); VIII Международной конференции «Волновая электрогидродинамика проводящей жидкости. Долгоживущие плазменные образования и малоизученные формы естественных электрических разрядов в атмосфере»
(Ярославль, 2009); Пятнадцатой всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Кемерово-Томск, 2009); 4-ой международной научно-технической конференции «Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем» (Пенза, 2009); Всероссийской научно-методической конференции «Математическое образование и наука в технических и экономических вузах» (Ярославль, 2010); шестнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Волгоград, 2010); 24-ой научной конференции стран СНГ «Дисперсные системы» (Одесса, 20Юг).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 104 наименований. Общий объем диссертации 115 страниц, включая 30 рисунков.
