Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

К теории дробления заряженной капли в потоке

Опубликовано: 12.04.2018

Авторы: Сергеев М.Н.

Опубликовано в выпуске: #4(76)/2018

DOI: 10.18698/2308-6033-2018-4-1751

Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы

Рассмотрены условия равновесия заряженной капли в потоке. Если жидкость, из которой состоит капля, — проводник, то заряд распространится по поверхности капли и силы кулоновского отталкивания будут направлены против силы поверхностного натяжения жидкости. Это является физической причиной облегчения распада капли. При определении устойчивости капли используется метод, согласно которому считается, что капля находится в равновесии, если давление внутри нее в точках на большой и малой полуосях эллипса равно. При этом полагается, что капля имеет форму сфероида. Из условия равновесия определено число Вебера, при некотором критическом значении которогокапля становится неустойчивой и происходит ее распад. Влияние заряда капли математически выражено через параметр, равный отношению давлений, обусловленных силами электростатического отталкивания и поверхностного натяжения. Согласно результатам расчетов, наличие заряда на поверхности капли влияет двояким образом. С одной стороны, уменьшается предельное аэродинамическое воздействие, приводящее к дроблению капли, с другой стороны, равновесное значение отношения полуосей эллипсоида увеличивается и становится труднодостижимым, что также способствует дроблению капли


Литература
[1] Дитякин Ю.Ф., Клячко Л.А., Новиков Б.В., Ягодкин В.И. Распыливание жидкостей. Москва, Машиностроение, 1977, 208 с.
[2] Пажи Д.Г., Галустов В.С. Основы техники распыливания жидкостей. Москва, Химия, 1984, 256 с.
[3] Hendrics C.D., Schneider J.M. Stability of Conducting Droplet under the Influence of Surface Tension and Electrostatic Forces. American Journal of Physics, 1963, vol. 1 (6), pp. 450–453.
[4] Григорьев А.И. О механизме неустойчивости заряженной проводящей капли. Журнал технической физики, 1986, т. 56 (7), с. 1272–1278.
[5] Ширяева С.О., Григорьев А.И., Корниенко Д.О. О некоторых закономерностях реализации сфероидальных осцилляций и электростатической неустойчивости заряженной капли. Журнал технической физики, 2010, т. 80 (11), с. 11–20.
[6] Cheng K.J., Chaddock J.B. Deformation and Stability of Drops and Bubbles in an Electric Field. Physics Letters A, 1984, 106 (1–2), pp. 51–54.
[7] Григорьев А.И., Ширяева С.О. Критерий неустойчивости заряженной капли в электростатическом подвесе. Электронная обработка материалов, 2015, т. 51 (3), с. 44–50.
[8] Ефимов H.A., Звонов В.А., Ефимова Л.Я. Исследование влияния характера прикладываемого напряжения на истечение бензина. Электронная обработка материалов, 1979, № 1, с. 45–47.
[9] Клячко Л.А. К теории дробления капли потоком газа. Инженерный журнал, 1963, т. 3, вып. 3, с. 554–557.
[10] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 8: Электродинамика сплошных сред. Москва, Наука, 1992, 664 с.
[11] Шишкин Н.С. О возникновении коронных явлений в конвективных облаках. Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова, 1983, вып. 469, с. 3–6.