Введение к работе
актуальность проблемы. Исследование электрогидродинакп-чвскиж (ЭГД) явленні» имеет актуальное прикладное значение в "Е.яз^ с рвсширящЕмся применением сильных электрических полеГі з технологических процессах. Сред:? технических приложений ЭГД следует отметить разработку различных перспективных устройств, используемых при очистке яидкостей и газов, при создайся датчиков систем преобразования энергии, контроля, наЕИгацш п т.д.. Как показывает обзор научной печати, наиболее слонгн в интерпретация ЭГД явления, наблюдаемые в слабопроводщкх даолируших) гшкостпх. Электрогадродшашческое идя электроконвективнхг двззение слабопроводящей вддкоста п основном обусловлено воздействием внэпшего электрического ПОЛІ на каким-либо образом сформировавшийся нескомпенсироввнккЗ объемный заряд. 3 связи с этим наиболее вашши вопрос з описании ЭК состоит в выяснении причин электризацЕЗ первоначально электронейтральноз яидкости. Как правило, з реальных ситуациях необходимо учитнвать одновременное действий нескольких механн-.моз заря.чообразования. Для того,' чтоб!: определить вклад каддого, необходимо детальноз экспериментальное изучение их влияния на электроконвекцил (ЭК) и, в частности, на электроконвеэтивнув неустойчивость. Прп этой необходимо отметить, что исследования электроконьективной неустойчивости является предпочтительнчш, поскольку по виду критериальных соотношений, характеризующих нейтральные кривее устойчивости, когно сделать вывод о преобладающем механизма электризации гидкосте
Цель работы:
экспериментальное исследование электроконвективной неустойчивости равновесия и надкритических движений в плоском слое неравномерно награтой слабопроводящей гидхости во внеинем однородном постоянном а переменной электрических полях;
- экспериментальное изучение влияния электрического ПОЛЯ
на устойчивость плоскопараллельного терлогравитационного
течения слабопроводяЕэй едкости в вертикальном слое.
Научно-практическая ценность работы:
- разработавши метод исследования электрсконвекши.
основанный на одновременном измерении теплового потока через ячейку, вольт-амперных характеристик и визуальных наблюдений с помощью голографического интерферометра, иохет исподьзоватся при проведении экспериментов, в которых применение измерительных зондов приводит к появлении в электрическом поле неконтролируемых возмущений в жидкости;
- результаты экспериментального исследования влияния различных типов электризации слабопроводящей жидкости на ЭК-неустойчивость и возникающие надкритические движения представляют общетеоретический интерес, поскольку способствуют построению адекватной модели ЭК и дополняют теории гидродинамической устойчивости;
экспериментально обнаруженные в работе эффекты стабилизации равновесия подогреваемого снизу слоя жидкого диэлектрика в постоянном электрическом поле, а также повышения критического напряжения при увеличении частоты переменного поля позволяет jправлять теплообменом в различных устройствах путем выбора соответствующей частоты и напряженности поля. Существенная зависимость электроконвективных процессов от времени релаксации электрического заряда позволяет при относительно малом изменении электропроводности ели величины межэлектродного промежутка изменять дестабилизирующее дейотвие электрического поля на стабилизирующее.
Часть материалов диссертации вошла в программу спецкурса "Гидромеханика невесомости", читаемого на IV курсе физического факультета Пермского государственного университета.
Работа выполнялась в рамках разрабатываемых кафедрой общей дазики Пермского университета тем "Конвзкция и теплообмен в ламинарном, переходном и турбулентном режимах; влияние осложняющих факторов на конвективную и гидродинамическую устойчивость" (N ГР 01860081235) и "Течение и тепломассоперенос при ламинарной и турбулентной конвекции; проблемы устойчивости равновесия и течений". Исследования являются также составной частью международного научно -технического проекта "Конвективные явления и процессы тепло,-массопереноса в условиях невесомости и микрогравитации*\ научно - исследовательской темы по космической технологии, выполнявшейся в соответствии с Решением Правительства от
20.03.1987 г. N 133 и программы "Университеты России" (направление II, "Неравновесные процессы в макроскопических средах").
Автором представляются к защите:
результаты экспериментального исследования ЭК-неустой-чивости равновесия горизонтального слоя неравномерно нагретой слаОопроводящей живности в постоянном и переменном электрическом поле;
результатч экспериментального исследования ЭК-неустой-чивости плоскопараллельного термогравитационного конвективного течения слабопроводящей жидкости в вертикальном слое;
результаты исследования надкритических ЭК-движений в плоском слое слабопроводящей жидкости;
результаты исследования влияния температурной зависимости электропроводности слабопроводящей кидкости на ЭК-неустойчивость.
Апробация работы.
Результаты исследований докладывались на Первом Всесоюзном семинаре "Оптические методы исследования потоков" (Новосибирск, 1969т), на Первом и Втором Всесоюзных Семинарах-совещаниях по электрогидродинамике гадких диэлектриков (Ленинград, 1989г, 1991г), на Шестом Всесоюзном Совещании по электрогидродинвмике. жидких диэлектриков (Кишинев, 1990т), на Девятых октябрьских чтениях межвузовской конференции молодых ученых (Пермь, 1990т), на Первой Всесоюзной конференции "Олтические методы исследования потоков"(Новосибирск, 1991 г), на Международном симпозиуме "Гидромеханика и тепло-массообмен в невесомости" (Пермь-Москва, 1991г), на Восьмой и Девятой Международных Школах-семинарах "Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости" (Москва, 1992г. 1993т), на Пермском городском гидродинамическом семинаре (руководители д.ф.-к.н. Г.З.Гершуни и д.ф.-м.н.Е.М.Нуховицкий, 1991-1993 тг).
Объем и структура работы: