О некоторых особенностях преобразования энергии капиллярных волн на поверхности жидкости при наличии динамического поверхностного натяжения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В теоретических асимптотических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций заряженных капель полярной жидкости исследуется влияние эффекта динамического поверхностного натяжения на капиллярные осцилляции капли. Расчеты проводятся на модели идеальной несжимаемой электропроводной жидкости. Показано, что учет эффекта динамического поверхностного натяжения приводит к повышению порядка дисперсионного уравнения, у которого появляется еще один затухающий корень, обязанный разрушению приповерхностного двойного электрического слоя (разрушению упорядоченности молекул в приповерхностном слое). В обнаруженном затухании интересно то, что оно имеет место в идеальной жидкости, а характерное время затухания совпадает с экспериментально измеряемым. Преобразования свободной энергии происходят между механической, тепловой, электромагнитной и снова механической, и все это обязано эффекту динамического поверхностного натяжения. Показано, что на низкочастотные осцилляции капель эффект динамического поверхностного натяжения влияет слабо, а на высокочастотные осцилляции существенно, заставляя такие осцилляции быстро затухать.

Об авторах

А. И. Григорьев

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: grigorai@mail.ru
Россия, 119526, Москва, просп. Вернадского, д. 101, к. 1

Н. Ю. Колбнева

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: grigorai@mail.ru
Россия, 150000, Ярославль, ул. Советская д. 14

С. О. Ширяева

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Автор, ответственный за переписку.
Email: grigorai@mail.ru
Россия, 150000, Ярославль, ул. Советская д. 14

Список литературы

  1. Rayleigh Lord. On the equilibrium of liquid conducting masses charged with electricity // Phil. Mag. 1882. V. 14. № 87. P. 184–186. https://doi.org/10.1080/14786448208628425
  2. Kim O.V., Dunn P.F. Controlled production of droplets by in-flight electrospraying // Langmuir. 2010. V. 26. P. 15807–15813. https://doi.org/10.1021/la102793j
  3. Karyappa R.B., Deshmukh S.D., Thaokar R.M. Breakup of a conducting drop in a uniform electric field // J. Fluid Mech. 2014. V. 754. P. 550–589. https://doi.org/10.1017/jfm.2014.402
  4. Кистович А.В., Чашечкин Ю.Д. Поверхностные колебания свободно падающей капли идеальной жидкости // Известия РАН. ФАО. 2018. Т. 54. № 2. С. 1–7. https://doi.org/10.7868/S0003351518020095
  5. Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. Нелинейные монопольное и дипольное акустические излучения слабо заряженной капли, осциллирующей в однородном электростатическом поле // ПММ. 2022. № 6. С. 936–955. https://doi.org/10.31857/S003282352260066
  6. Owens D.K. The dynamic surface tension of sodium dodecyl sulfate solutions // J. Colloid Interface Sci. 1969. V. 29. № 3. P. 496–501.
  7. Kochurova N.N., Rusanov A.I. Dynamic surface properties of water: Surface tension and surface potential // J. Colloid Interface Sci. 1981. V. 81. № 2. P. 297–303.
  8. Кочурова Н.Н., Русанов А.И. Релаксация поверхностных свойств водных растворов поверхностно-активных веществ и механизм адсорбции // Успехи химии. 1993. Т. 62. № 12. С. 1150–1163.
  9. Hauner I.M., Deblais A., Beattie J.K, Kellay H., Bonn D. The dynamic surface tension of water // Phys. Chem. Lett. 2017. V. 8. P. 1599–1603.
  10. Гирс С.П. Влияние границы раздела вода-воздух на заряжение облачных капель // Сб. Поверхностные явления в жидкостях и жидких растворах. Л.: Изд. ЛГУ, 1972. С. 181–183.
  11. Френкель Я.И. Теория явлений атмосферного электричества. Л.-М.: ГОСТЕХТЕОРИЗДАТ, 1949.
  12. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975.
  13. Тверской П.Н. Курс метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1962.
  14. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака. Строение и физика образования. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
  15. Мазин И.П., Хргиан А.Х., Имянитов И.М. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
  16. Стерлядкин В.В. Натурные измерения колебаний капель осадков // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1988. Т. 24. № 6. С. 613–621.
  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
  18. Найфе А.Х. Методы возмущений. М.: Мир, 1976.
  19. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979.
  20. Быковский Ю.А., Маныкин Э.А., Нахутин И.Е., Полуэктов П.П., Рубежный Ю.Г. Спектр поверхностных колебаний жидкости с учетом релаксационных эффектов // ЖТФ. 1976. Т. 46. № 10. С. 2211–2216.
  21. Кристенсен Р. Введение в теорию вязкоупругости. М.: Мир, 1974.
  22. Григорьев А.И. О некоторых закономерностях реализации неустойчивости сильно заряженной вязкой капли // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 10. С. 1–7.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 2. Теория поля. М.: Наука, 1973.
  24. Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. Квадрупольное электромагнитное излучение заряженной капли, осциллирующей в суперпозиции коллинеарных гравитационного и электростатического полей // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 5. С. 70–82.
  25. Стреттон Дж. А. Теория электромагнетизма. ОГИЗ-Гостехиздат, 1948.
  26. Калечиц В.И., Нахутин И.Е., Полуэктов П.П. О возможном механизме радиоизлучения конвективных облаков // ДАН СССР. 1982. Т. 262. № 6. С. 1344–1347.

Дополнительные файлы



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах