Устойчивость равновесия, зарядка, конвекция и взаимодействие жидких масс в электрических полях (290,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 532.5:537.8 Рецензенты: д-р. физ.-мат. наук, профессор А.И. Григорьев (Ярославский государственный университет); д-р. физ.-мат. наук, профессор А.А. Черепанов (Пермский государственный университет) Саранин В. А. Устойчивость равновесия, зарядка, конвекция и взаимодействие жидких масс в электрических полях. – М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009. – 332 с. Монография посвящена рассмотрению достаточно широкого спектра задач электрогидродинамики и электрофизики. Основное внимание уделено задачам устойчивости равновесия заряженных жидкостей, находящихся в электрическом поле (плоская поверхность, капля, струя), электроконвекции, а также некоторым проблемам атмосферного электричества (в том числе проблеме шаровой молнии). В большинстве решаемых задач теоретические выводы сравниваются с экспериментом либо рассматриваются соответствующие прикладные задачи (кипение, кавитация, конвекция). Наравне с изложением известных и классических результатов в монографии излагаются новые результаты, полученные автором. Для специалистов в области гидродинамики, атмосферного электричества и смежных областях, преподавателей вузов, аспирантов и студентов старших курсов. ISBN 978-5-93972-769-3 © НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2009 © В. А. Саранин, 2009

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ .................................................................................................. 7 Список литературы ............................................................................................... 13 Глава 1. УСТОЙЧИВОСТЬ РАВНОВЕСИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ................................................... 18 1.1. Постановка задачи. Основные уравнения и граничные условия .......... 18 1.2. Устойчивость равновесия границы раздела в нормальном поле .......... 23 1.2.1. Монотонная неустойчивость .......................................................... 24 1.2.2. Некоторые экспериментальные результаты ................................. 26 1.2.3. Колебательная неустойчивость ...................................................... 30 1.3. Устойчивость равновесия границы раздела в касательном поле .......... 36 1.3.1. Монотонная неустойчивость ......................................................... 38 1.3.2. Колебательная неустойчивость ..................................................... 39 1.4. О режимах возникновения статического рельефа на границе раздела жидкостей в электрическом поле ................................................. 44 1.5. Параметрическая неустойчивость и стабилизация равновесия границы раздела жидкостей в электрическом поле ................................. 48 1.6. К теории кризиса кипения жидкостей в электрическом поле ............. 59 1.7. Устойчивость равновесия жидкой струи в электрическом поле ......... 68 Список литературы ............................................................................................... 76 Глава 2. ВЕТВЛЕНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАВНОВЕСНЫХ ФОРМ КАПЕЛЬ И ПУЗЫРЕЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ ...................................... 81 2.1. Диэлектрическая капля в однородном внешнем поле .......................... 81 2.2. О форме диэлектрических капель во внешнем электрическом поле .. 84 2.3. Ветвление равновесных форм наэлектризованных капель .................. 89 3

Стр.3

2.4. Об усилении электрического поля атмосферы каплями воды ............. 97 2.5. Ветвление равновесных форм наэлектризованных пузырей ............. 100 2.6. К теории кавитационного механизма электрического пробоя ........... 105 Список литературы ............................................................................................. 112 Глава 3. ЗАРЯДКА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КАПЕЛЬ ВОДЫ В АТМОСФЕРЕ ................................................................................................. 116 3.1. Механизмы зарядки капель. Общие положения.................................. 116 3.2. Зарядка проводящей капли в непроводящей среде ............................. 122 3.3. Зарядка капель при испарении в режиме пленочного кипения ......... 129 3.4. Зарядка капли при испарении в конвективно-диффузионном режиме ........................................................................................................ 131 3.5. Зарядка и левитация капель при нестационарном падении в атмосфере ................................................................................................ 136 3.6. Левитация капель и устойчивость их равновесных форм .................. 140 3.7. Некоторые эффекты электростатического взаимодействия капель .. 143 3.7.1. Вывод соотношений для расчета напряженности поля и силы взаимодействия ............................................................................... 144 3.7.2. Результаты расчетов напряженности поля и силы ...................... 147 3.7.3. Искровой пробой воздушного промежутка между шарами ....... 151 3.7.4. Эффекты взаимодействия заряженных капель ............................ 154 3.8. Моделирование капиллярных автоколебаний в системах с электрическим разрядом ..................................................................... 166 3.9. Сводка автомодельных решений задачи о взаимодействии заряженных проводящих шаров ......................................................................... 177 Список литературы ............................................................................................. 182 Глава 4. ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ШАРОВОЙ МОЛНИИ ............................................................................................................ 187 4.1. О моделях шаровой молнии ................................................................... 187 4.2. Модель шаровой молнии с пузырьковым ядром .................................. 192 4.3. Гидродинамика и теплообмен растущего горячего пузыря (ШМ) ..... 195 4

Стр.4

4.4. К теории электротеплового взрыва, производимого молнией ............ 199 4.5. О заряде шаровой молнии ...................................................................... 215 4.6. Взрывной релаксационный процесс ...................................................... 218 Список литературы ............................................................................................. 222 Глава 5. КОНВЕКТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ РАВНОВЕСИЯ И КОНВЕКЦИЯ СЛАБОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ........................................................................................................................ 226 5.1. Исходные положения электрогидродинамики и конвективной устойчивости ............................................................................................... 226 5.1.1. Обсуждение постановок задач ..................................................... 226 5.1.2. Механизмы проводимости и зарядообразования ....................... 230 5.1.3. Условия равновесия и принцип монотонности возмущений .... 234 5.1.4. Безындукционное приближение ЭГД ......................................... 240 5.1.5. Вывод уравнений электроконвекции для омической модели проводимости ...................................................................................... 244 5.2. Устойчивость равновесия вертикального слоя слабопроводящей жидкости в электрическом поле ............................................................... 246 5.3. Устойчивость равновесия горизонтального слоя слабопроводящей жидкости в электрическом поле ............................................................... 258 5.4. Нелинейные аспекты возникновения электроконвекции в плоском горизонтальном слое неоднородно нагретой жидкости ......................... 266 5.5. Конвекция жидкости, обусловленная поверхностными электрическими силами ............................................................................. 277 Список литературы ............................................................................................. 288 Глава 6. УСТОЙЧИВОСТЬ РАВНОВЕСИЯ И КОНВЕКЦИЯ ПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ С УЧЕТОМ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ..................................................................... 294 6.1. Уравнения гидродинамики с учетом термодиффузионных электрических эффектов ............................................................................ 294 5

Стр.5

6.2. Стационарное распределение поля и заряда в термоэлектрической ячейке ........................................................................................................... 298 6.3. Влияние термоэлектрического поля на конвективную устойчивость равновесия жидкости ................................................................................. 303 6.4. Влияние термоэлектрического поля на характер установления режима стационарной конвекции и конвективный теплопоток ............ 309 6.5. Влияние электрического поля двойного слоя на конвективную устойчивость равновесия жидкости ......................................................... 314 6.6. О движении жидкости, обусловленном взаимодействием термоэлектрического поля и электрического поля двойного слоя ........ 318 6.7. Термоэлектрогидродинамическое движение жидкости в плоском канале ........................................................................................................... 321 6.8. Термомагнитогидродинамическое движение жидкости между коаксиальными цилиндрами ................................................................................. 324 Список литературы ............................................................................................. 329 6

Стр.6