Математическое моделирование автоволнового процесса в тонком слое магнитного коллоида

  • Чеканов В.С. Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия
  • Коваленко А.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Дискаева Е.Н. МИРЭА - Российский технологический университет, Ставрополь, Россия
  • Кириллова Е.В. Университет прикладных наук Рейн Майн в г. Висбаден, Висбаден, Германия
УДК: 538.97:539.216:539.23

Аннотация

В настоящее время разработаны достаточно сложные модели автоволновых процессов, пригодные для их количественного описания. Они представляют собой краевые задачи систем нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, однако, их решение и интерпретация результатов достаточно затруднительны. Поэтому актуальным является построение упрощенных моделей автоволн, позволяющих исследовать и анализировать их основные свойства. Научная новизна работы заключается в разработке адекватной математической 1D модели автоволнового процесса, экспериментально наблюдаемого в тонком слое магнитного коллоида (магнитной жидкости), получении решения в среде моделирования физических процессов СOMSOL Multiphysics 5.5. Предсказательной ценностью данной модели являются определение критического значения скачка потенциала, нахождения времени установления периода колебаний и других характеристик процесса.

Ключевые слова: автоволны, магнитная жидкость, компьютерное моделирование, математическое моделирование, нелинейные процессы, 1D модель автоволнового процесса, перезарядка частиц, СOMSOL

Информация об авторах

Владимир Сергеевич Чеканов
канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры информационных систем и технологий Северо-Кавказского федерального университета, доцент кафедры информационных технологий филиала МИРЭА - Российского технологического университета в г. Ставрополь
e-mail: oranjejam@mail.ru
Анна Владимировна Коваленко
канд. экон. наук, доцент, заведующая кафедрой интелектуальных информационных систем Кубанского государственного университета
e-mail: savanna-05@mail.ru
Елена Николаевна Дискаева
доцент кафедры промышленных технологий филиала МИРЭА - Российского технологического университета в г. Ставрополь
e-mail: diskaevapes@mail.ru
Евгения Вадимовна Кириллова
канд. физ.-мат. наук, профессор Университета прикладных наук Рейн Майн в г. Висбаден
e-mail: kirillova@web.de

Литература

  1. Диканский Ю.И., Нечаева О.А., Закинян А.Р. Деформация микрокапель магниточувствительной эмульсии в магнитном и электрическом полях // Коллоидный журнал. 2006. Т. 68. № 2. С. 161–165.
  2. Бутенко А.А., Ларионов Ю.А., Никитин Л.В., Тулинов A.A., Чеканов В.В.Оптическая и магнитная интерференция в тонком прозрачном электроде, граничащем с магнитной жидкостью // Изв. АН СССР. Серия физ. 1991. Т. 55. №6. С. 1141–1145.
  3. Chekanov V.V. Kandaurova N.V. Chekanov V.S. Phase autowaves in the near-electrode layer in the electrochemical cell with a magnetic fluid // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 431. P. 38–41.
  4. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Чеканов В.С. Экспериментальное наблюдение изменения коэффициента отражения света от поверхности раздела сред "вода– магнитная жидкость" в электрическом поле, волновое движение и неустойчивость поверхности // Журнал технической физики. 2014. Вып. 9. Т. 84. С. 26–31.
  5. Electrohydrodynamics. CISM Courses and Lectures. No. 380. Undine. Italy, 1998. 363 p.
  6. Zhakin A.I. Electrohydrodynamics: Basic Concepts, Problems and Applications. Kursk: University press, 1998. 132 с.
  7. Жакин А.И. Ионная электропроводность и комплексообразование в жидких диэлектриках // УФН. 2003. Т. 173. № 1. С. 51–68.
  8. Жакин А.И. Приэлектродные и переходные процессы в жидких диэлектриках // УФН. 2006. Т. 176. № 3. С. 289–310.
  9. Жакин А.И. Электрогидродинамика // УФН. 2012. Т. 182. № 5. С. 495–520.
  10. Диканский, Ю.И., Нечаева, О.А. Структурные превращения в магнитной жидкости в электрическом и магнитных полях // Коллоидный журнал. 2003. Т. 65. № 3. С. 338–342.
  11. Остроумов Г.А. Межэлектродная осцилляция частиц дисперсной фазы. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. М.: Наука, 1979. 319 с.
  12. Шилов В.Н., Дейнега Ю.Ф. К теории эффектов межэлектродной циркуляции, межэлектродного сжатия дисперсной фазы в неводных дисперсных системах // Коллоидный журнал. 1969. Т. 31. С. 908–912.
  13. Chekanov V.V., Kandaurova N.V., Chekanov V.S. Calculation of the membrane thickness of magnetite nanoparticles on the surface of the transparent conductive electrode in the electric field // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2015. Vol. 7. Iss. 4, Part 1. P. 04041–04043.
  14. Chekanov V.V., Kandaurova N.V., Chekanov V.S. Thickness Calculation of thin transparent conductive membrane on the border with a magnetic fluid // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2016. Vol. 8. Iss. 4. P. 04045–04048.
  15. Ньюмен Дж. Электрохимические системы. М.: Мир, 1977. 463 с.

Финансирование

Исследование выполнено в рамках работы Международной лаборатории компьютерного и математического моделирования нелинейных процессов "Computer and mathematical modeling of nonlinear processes".

Страницы
57-67
Раздел
Физика
Прислано
2020-12-13
Опубликовано
2020-12-27

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)