Электрогидродинамика проводящих микро- и нанопленок в постоянном электрическом поле

  • Горбачёва Е.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Калайдин Е.Н. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
УДК: 532.517.4 : 537.2

Аннотация

В данной статье исследуется двухфазное микро-течение проводящей (электролит) и непроводящей (диэлектрик) вязких жидкостей, ограниченных двумя тонкими стенками во внешнем электрическом поле. Нижняя сплошная стенка, примыкающая к электролиту, является заряженной поверхностью (диэлектрик), а верхняя стенка — изолирована. Данная задача имеет устойчивое одномерное решение. Линейная устойчивость стационарного течения численно исследуется с помощью спектрального метода Галеркина для решения линеаризованной задачи на собственные значения. Этот метод был успешно применен к соответствующей задаче для электроосмоса ультратонкой пленки. Численный анализ дает представление о сосуществовании длинных и коротких волн неустойчивости для различных значений внешнего электрического поля. Также исследовалось влияние внешнего градиента давления на устойчивость потока. Экспериментальные факты дестабилизации системы при противоположно направленных электроосмотическом потоке и внешнем градиенте давления, установленные другими авторами, нашли подтверждение в данной работе.

Ключевые слова: пленка жидкости, мобильный поверхностный заряд, свободная граница раздела, неустойчивость, электролит, уравнения Нернста-Планка-Пуассона-Стокса, двойной ионный слой

Информация об авторах

Екатерина Витальевна Горбачёва
аспирантка кафедры прикладной математики Кубанского государственного университета
e-mail: katya1911@list.ru
Евгений Николаевич Калайдин
д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры прикладной математики Кубанского государственного университета
e-mail: enkalaydin@fa.ru

Литература

  1. Chang H.C., Yossifon G., and Demekhin E.A. Nanoscale electrokinetics and microvortices: How microhydrodynamics affects nanofluidic ion flux // Annu. Rev. Fluid Mech. 2012. No 44. C. 401.
  2. Lee J.S. and Li D. Electro-osmotic flow at a liquid-air interface // Microfluid. Nanofluidics. 2006. No 2. C. 361.
  3. Gao Y., Wang T.N., and Yang C. Transient two-liquid electro-osmotic flow with electric charges at the interface // Colloids Surfaces A. 2005. No 266. C. 117.
  4. Gao Y., Wang T.N., Yang C. and Ooi K.T. Two-fluid electro-osmotic flow in microchannals // J. Colloid Interface Sci. 2005. No 284. C. 306.
  5. Landau L. D., Lifshitz E.M., and Pitaevskii L.P. Electrodynamics of Continuous Media, Butterworth-Heinemann, 1984.No 8. C. 2.
  6. Ganchenko G.S., Demekhin E.A., Mayur M., Amiroudine S. Electrokinetic instability of liquid micro- and nanofilms with a mobile charge // Physics of Fluids, 2015. No 27. C. 062002.
  7. Navarkar A., Amiroudine S., Mayur M., Demekhin E.A. Long-wave interface instabilities of a two-liquid DC electroosmotic system for thin films // Microfluid Nanofluid, 2015. No 19. C. 813.

Финансирование

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (15-08-02483-a, 15-58-45123-IND-a, 14-08-31260 mol-a, 14-08-00789-a).

Выпуск
Страницы
26-34
Прислано
2016-10-27
Опубликовано
2016-12-22

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)