Электрогидродинамическая неустойчивость при концентрационной поляризации двухслойного микротечения электролита под действием касательного и нормального переменных электрических полей

Автор: Георгий Сергеевич Ганченко

Соавторы: Г.С. Ганченко, Е.В. Горбачева

Организация: Финансовый университет при Правительстве РФ

В данной работе рассматривается двухслойная система электролит-диэлектрик со свободной поверхностью раздела под действием внешнего электрического поля. Неустойчивость поверхности раздела является ключевым механизмом, ответственным за перемешивание. В микромасштабах отсутствует классическая гидродинамическая турбулентность, и для эффективного перемешивания в таких условиях необходимо искать другие эффекты, вызывающие неустойчивость одномерных течений и формирование микровихрей.

Для приведения жидкости в движение в микромасштабах обычно используют электрическое поле: оно действует на ионы солей, растворенных в жидкости, и приводит к электроосмотическому течению. Задача перемешивания жидкостей, в принципе, может быть решена аналогично: необходимо только подобрать условия, при которых электроосмотическое течение теряет устойчивость [1]. Существуют и другие способы создания неоднородности, в том числе за счет переменного электрического поля, направленного перпендикулярно каналу с жидкостями [2]. Переменное электрическое поле, особенно высокочастотное, является, к тому же, более предпочтительным по сравнению с постоянным, потому что при этом удается избежать нежелательных химических реакций, приводящих к деградации электродов и появлению пузырьков газа. Для случая, когда электрическое поле направлено вдоль границы раздела, было обнаружено два типа неустойчивости: длинноволновый и коротковолновый, связанные с поверхностными и объемными силами соответственно [3]. Если электрическое поле направлено по нормали к свободной поверхности раздела, то возникает неустойчивость, схожая с неустойчивостью Тонкса-Френкеля [4]. Для случая высокочастотных электрических полей получены асимптотические результаты.

Работа выполнена при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации, грант для молодых кандидатов наук МК-5302.2018.1 и РФФИ грант 18-58-15004-НЦНИ_а.