Введение к работе
В жидких диэлектриках при воздействии предпробойных напряжений возникает целый ряд специфических процессов, предшествующих пробою. Это - появление объемного заряда, электрогидродинамические течения, нарушение линейности законов Ома. Под воздействием достаточно высоких электрических объемных сил, возникающих в заряженной среде, жидкость может изменять свои электрические и механические свойства. В настоящей работе предпринята попытка обнаружить и исследовать процессы структурирования жидкости под влиянием избыточного объемного заряда. В качестве основного метода исследования выбран фазовый метод измерения скорости звука, позволяющий с высокой точностью обнаружить и исследовать структурные изменения жидких диэлектриков в сильных электрических полях.
Актуальность поставленной задачи обусловлена прежде всего тем, чтоупри разработке теории взаимодействия электромагнитного поля с намагничивающейся и поляризующейся средой, а также теории пробоя жидкости, необходима информация о влиянии электрического поля на электрофизические и механические свойства среды.
В настоящее время слабопроводящие жидкости используются в науке и технике. Круг применения этих веществ чрезвычайно широк. Жидкие диэлектрики применяются в мощных емкостных накопителях энергии, используемых для питания, например, сильноточных импульсных ускорителей заряженных частиц, мощных лазерных систем, источников электромагнитного излучения и других технологических устройств. Активно исследуется возможность использования эффектов, основанных на взаимодействии жидких диэлектриков и электрических полей. Они нашли применение в электронно-ионных технологиях: таких как электроочистка и электроокраска; получение композиционных материалов и нанесение покрытий из дисперсных полимеров. Электрическое поле успешно используется для управления гидродинамическими течениями, в целях интенсификации тепло- и массообмена в условиях невесомости.
Однако, использование жидких диэлектриков в новых технологиях сдерживается отсутствием четких представлений о проблеме взаимодействия электрического поля и слабопрово-дящей жидкости. Поскольку в настоящее время отсутствует единая теория жидкого состояния, позволяющая определить параметры и характеристики взаимодействия жидкости и поля, исследование жидких диэлектриков проводится в основном экспериментальными методами. Одними из наиболее информативных методов исследования вещества являются методы, основанные на изучении акустических характеристик жидкости. В частности, исследование скорости распространения акустических волн может дать новую информацию о процессах структурирования жидкости под воздействием электрического поля, так как скорость звука и характер ее зависимости от физических условий определяется структурой вещества. Целью работы являлось:
Исследование электрофизических процессов в жидких диэлектриках, находящихся под воздействием сильного электрического поля методом измерения фазовой скорости акустических волн в жидких диэлектриках.
Выяснение физико-химических факторов, влияющих на распространение звука в заряженной жидкости.
Установление связи между параметрами электрического объемного заряда, возникающего в жидкости под воздействием сильного электрического поля, и скоростью звука в заряженной жидкости.
Построение физико-математической модели акустической дисперсии в условиях одно- и двухкомпонентной среды, возникающей под воздействием электрического поля ионов, образующих объемный заряд.
Научная новизна.
Обнаружен эффект существенного влияния предпробойно-
го электрического поля на акустические свойства жидких
диэлектриков, имеющий пороговый характер.
Проведено целенаправленное исследование влияния основных электрофизических параметров системы электрод-жидкость на ее акустические свойства.
Установлено, что существенное изменение акустических свойств среды происходит под влиянием объемного электрического заряда, появляющегося в системе электроды-жидкость под воздействием электрического поля.
Предложена физико-математическая модель акустической дисперсии, возникающей в результате структурирования молекул жидкости в окрестности ионов, формирующих объемный заряд в среде.
Основные положения, выносимые на защиту.
Результаты экспериментального исследования зависимости скорости распространения акустических волн от напряженности электрического поля и анализ влияния физико-химических свойств системы электрод - жидкий диэлектрик - электрод на скорость звука.
Физико-математическая модель влияния электрического объемного заряда на скорость распространения акустических волн в жидких диэлектриках, учитывающая структурирование жидкости в поле ионов, образующих объемный заряд.
Практическая ценность.
Полученные результаты следует использовать при построении физико-математических моделей сплошной среды взаимодействующей с электрическим полем, а также при создании новых устройств и технологий, основанных на электрогидродинамических эффектах. Экспериментальный материал может быть использован для разработки сред с управляемыми акустическими свойствами. Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на VI Всесоюзном совещании по электронной обработке материалов в г.Кишиневе
в 1990г., на 2 Всесоюзном семинаре-совещании и Международной конференции по электрогидродинамике и электрофизике жидких диэлектриков в Ленинграде в 1991г. и 1994г., на VII Всесоюзном съезде механиков в Москве в 1991г., на научно-технических конференциях в г.Николаеве в 1992 и 1993г.г.
По итогам работы опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации.
Похожие диссертации на Влияние электродинамики жидкого диэлектрика на его волновые свойства
