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


© А.И. Григорьев, Н.Ю. Колбнева, С.О. Ширяева, 2023

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».