О физических закономерностях реализации неустойчивости заряженных сфероидальных капель

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Асимптотическими методами исследуются условия реализации электростатической неустойчивости осесимметрично осциллирующих сильно заряженных сплюснутых и вытянутых сфероидальных капель в зависимости от величин их эксцентриситетов. Выяснилось, что электростатическая устойчивость сплюснутой сфероидальной капли по отношению к осесимметричным деформациям увеличивается с ростом величины эксцентриситета, а вытянутой сфероидальной капли снижается. Показано, что сама электростатическая неустойчивость сплюснутой заряженной капли реализуется на ее экваторе, где поверхностная плотность заряда достигает максимальной величины, а для вытянутой капли на ее вершинах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Григорьев

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grigorai@mail.ru
Россия, Москва

С. О. Ширяева

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Email: shir@uniyar.ac.ru
Россия, Ярославль

Список литературы

  1. Rayleigh (Strutt J.W.) On the equilibrium of liquid conducting masses charged with electricity // Phil. Mag. 1882. V. 14. P. 184–186.
  2. Hendrics C.D., Schneider J.M. Stability of conducting droplet under the influence of surface tension and electrostatic forces // J. Amer. Phys. 1963. V. 1. № 6. P. 450–453.
  3. Григорьев А.И. О механизме неустойчивости заряженной проводящей капли // ЖТФ. 1986. Т. 56. № 7. С. 1272–1278.
  4. Данилов С.Д., Миронов М.А. Сплющивание и дробление капли в звуковом поле // Акустич. ж. 1987. Т. 33. № 2. С. 233–239.
  5. Стерлядкин В.В. Рассеяние света дождевыми каплями // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 5. С. 534–537.
  6. Кистович А.В., Чашечкин Ю.Д. Поверхностные колебания свободно падающей капли идеальной жидкости // Изв. РАН. ФАО. 2018. Т. 54. № 2. С. 1–7. https://doi.org/10.1134/S0001433818020123
  7. Сергеев М.Н. К теории дробления заряженной капли в потоке. // Инж. ж.: Наука и инновации. 2018. № 4. С. 1–11. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2018-4-1751
  8. Илюшин Я.А., Кутуза Б.Г. Мультиспектральные поляризационные характеристики уходящего микроволнового излучения дождевых осадков // Физич. основы приборостр. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 37-48. https://doi.org/10.25210/jfop–1801–037047
  9. Самухина Ю.В., Матюшин Д.Д., Поляков П.А., Буряк А.К. О зарядовой неустойчивости и метастабильном состоянии равновесия заряженной проводящей капли при электрораспылении жидкости // Коллоидный ж. 2021. Т. 83. № 4. С. 449-455. https://doi.org/10.31857/S0023291221040108
  10. Федяева О.А., Пошелюжная Е.Г. Размеры и ориентация мицелл тритона х-10 в водных растворах по данным турбидиметрии // ж. Физич. химии. 2019. Т. 93. № 12. С. 1910–1912. https://doi.org/10.1134/S0044453719120070
  11. Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. Об акустическом и электромагнитном излучениях осциллирующей в материальной среде заряженной капли // Изв. РАН. ФАО. 2023. Т. 59. № 3. С. 352–372. https://doi.org/10.31857/S0002351523030045
  12. Grigor’ev A.I., Kolbneva N.Yu., Shiryaeva S.O. Nonlinear monopole and dipole acoustic radiation of a weakly charged droplet oscillating in a uniform electrostatic field // Fluid Dyn. 2022. V. 57. № 8. P. 982–997. https://doi.org/10.1134/S0015462822080031
  13. Zubarev N.M. Self-similar solutions for conic cusps formation at the surface of dielectric liquids in electric field // Phys. Rev. E. 2002. V. 65. № 055301. P. 1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.65.055301
  14. de la Mora J.F. The fluid dynamics of Taylor cones // Ann. Rev. of Fluid Mech. 2007. V. 39. P. 217–243. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.39.050905.110159
  15. Taflin D.C., Ward Т.L., Davis E.J. Electrified droplet fission and the Rayleigh limit // Langmuir. 1989. V. 9. № 2. P. 376–384. https://doi.org/10.1021/la00086a016
  16. Duft D., Achtzehn T., Muller R. et al. Rayleigh jets from levitated microdroplets // Nature. 2003. V. 421. P. 128.
  17. Kuo-Yen Li, Haohua Tu, Asit K. Ray. Charge limits on droplets during evaporation // Langmuir. 2005. V. 21. № 9. P. 3786–3794. https://doi.org/10.1021/la047973n
  18. Fong Chee Sheng, Black N.D., Kiefer P.A., Shaw R.A. An experiment on the Rayleigh instability of charged liquid drops // Am.J. Phys. 2007. V. 75. № 6. P. 499–503. https://doi.org/10.1119/1.2717221
  19. Hunter H.C., Ray Asit K. On progeny droplets emitted during Coulombic fission of charged microdrops // Phys. Chem.&Chem. Phys. 2009. V. 11. № 29. P. 6156–6165. https://doi.org/10.1039/b820457h
  20. Григорьев А.И., Ширяева С.О. Критические условия неустойчивости сплюснутой сфероидальной сильно заряженной капли // ЭОМ. 1992. № 6. С. 20–23.
  21. Френкель Я.И. К теории Тонкса о разрыве поверхности жидкости постоянным электрическим полем в вакууме. // ЖЭТФ. 1936. Т. 6. № 4. С. 348–350.
  22. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. М.: Наука, 1982. 620 с.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука. 1992. 662 с.
  24. Безруков В.И. Научно-технические основы и аппаратное обеспечение автоматизированной электрокаплеструйной маркировки изделий. Дисс. на соискание уч. ст. доктора технич. наук: Санкт-Петербургский гос. политехн. ун-т, Санкт-Петербург: 2003. 505 с.
  25. Фильчаков Л.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наукова думка, 1973. 744 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. График зависимости безразмерной поверхностной плотности собственного электрического заряда  на сфероидальной капле несжимаемой электропроводной жидкости от величины ее эксцентриситета e и ее полярного угла : а  сплюснутая капля; б  вытянутая капля.

Скачать (475KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».