Математическое моделирование автоволнового процесса в тонком слое магнитного коллоида

Авторы

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

УДК

538.97:539.216:539.23

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-17-4-57-67

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 о финансировании

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

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

  • Анна Владимировна Коваленко

    канд. экон. наук, доцент, заведующая кафедрой интелектуальных информационных систем Кубанского государственного университета

  • Елена Николаевна Дискаева

    доцент кафедры промышленных технологий филиала МИРЭА - Российского технологического университета в г. Ставрополь

  • Евгения Вадимовна Кириллова

    канд. физ.-мат. наук, профессор Университета прикладных наук Рейн Майн в г. Висбаден

Библиографические ссылки

  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. [Dikansky, Yu.I., Nechaeva, O.A., Zakinyan, A.R. Deformatsiya mikrokapel' magnitochuvstvitel'noy emul'sii v magnitnom i elektricheskom polyakh [Deformation of the microcapsule of the magnetic emulsion in the magnetic and electric poles]. Kolloidnyy zhurnal [Colloidal Journal], 2006, vol. 68, no. 2, pp. 161–165. (In Russian)]
  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. [Butenko, A.A., Larionov, Yu.A., Nikitin, L.V. et al. Opticheskaya i magnitnaya interferentsiya v tonkom prozrachnom elektrode, granichashchem s magnitnoy zhidkost'yu [Optical and magnetic interference in a thin transparent electrode bordering a magnetic fluid]. Izvestiya AN SSSR. Seriya fizicheskaya [Izvestiya USSR Academy of Sciences. Series of physical]. 1991, vol. 55, no. 6, pp. 1141–1145. (In Russian)]
  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. [Chekanov, V.V., Kandaurova, N.V., Chekanov, V.S. Eksperimental'noe nablyudenie izmeneniya koeffitsienta otrazheniya sveta ot poverkhnosti razdela sred "voda–magnitnaya zhidkost'" v elektricheskom pole, volnovoe dvizhenie i neustoychivost' poverkhnosti [Experimental observation of the change in the reflection coefficient of light from the interface between the "water-magnetic fluid" media in an electric field, wave motion, instability of the surface]. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki [Journal of technical physics], 2014, vol. 84, iss. 9, pp. 26–31. (In Russian)]
  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. [Zhakin, A.I. Ionnaya elektroprovodnost' i kompleksoobrazovanie v zhidkikh dielektrikakh [Ionic conductivity and complexation in liquid dielectrics]. Uspekhi fizicheskikh nauk [Advances in Physical Sciences], 2003, vol. 173, no. 1, pp. 51–68. (In Russian)]
  8. Жакин А.И. Приэлектродные и переходные процессы в жидких диэлектриках // УФН. 2006. Т. 176. № 3. С. 289–310. [Zhakin, A.I. Near-electrode and transient processes in liquid dielectrics. Uspekhi fizicheskikh nauk [Advances in Physical Sciences], 2006, vol. 176, no. 3, pp. 289–310. (In Russian)]
  9. Жакин А.И. Электрогидродинамика // УФН. 2012. Т. 182. № 5. С. 495–520. [Zhakin, A.I. Electrohydrodynamics. Uspekhi fizicheskikh nauk [Advances in Physical Sciences], 2012, vol. 182, no. 5, pp. 495–520. (In Russian)]
  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. [Dikansky, Yu.I., Nechaeva, O.A. Strukturnye prevrashcheniya v magnitnoy zhidkosti v elektricheskom i magnitnykh polyakh [Structural transformations in a magnetic fluid in electric and magnetic fields]. Colloid journal [Kolloidnyy zhurnal], 2003, vol. 65, no. 3, pp. 338–342. (In Russian)]
  11. Остроумов Г.А. Межэлектродная осцилляция частиц дисперсной фазы. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. М.: Наука, 1979. 319 с. [Ostroumov, G.A. Mezhelektrodnaya ostsillyatsiya chastits dispersnoy fazy. Vzaimodeystvie elektricheskikh i gidrodinamicheskikh poley [Interelectrode oscillation of dispersed phase particles. Interaction of electric and hydrodynamic fields]. Nauka, Moscow, 1979. (In Russian)]
  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. [Shilov, V.N., Deynega, Yu.F. K teorii effektov mezhelektrodnoy tsirkulyatsii, mezhelektrodnogo szhatiya dispersnoy fazy v nevodnykh dispersnykh sistemakh [On the theory of the effects of interelectrode circulation, interelectrode compression of the dispersed phase in non-aqueous dispersed systems]. Colloid journal [Kolloidnyy zhurnal], 1969, vol. 31, pp. 908–912. (In Russian)]
  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. [Newman, J. Elektrokhimicheskie sistemy [Electrochemical systems]. Mir, Moscow, 1977. (In Russian)]

Скачивания

Загрузки

Выпуск

Страницы

57-67

Раздел

Физика

Даты

Поступила в редакцию

13 декабря 2020

Принята к публикации

18 декабря 2020

Публикация

27 декабря 2020

Как цитировать

[1]
Чеканов, В.С., Коваленко, А.В., Дискаева, Е.Н., Кириллова, Е.В., Математическое моделирование автоволнового процесса в тонком слое магнитного коллоида. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2020, т. 17, № 4, pp. 57–67. DOI: 10.31429/vestnik-17-4-57-67

Похожие статьи

1-10 из 317

Вы также можете начать расширенный поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>