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带电平面Couette流中的界面不稳定性。 (英语) Zbl 1225.76123号

小结:计算研究了平行板电极垂直间隙中分离两种剪切、密度和粘度匹配流体的平面界面动力学。通过以相同速度向相反方向移动刚性板,将Couette轮廓施加到流体上。此外,通过在电极上施加恒定的电压差,向剪切流施加垂直电场。最初平坦界面的稳定性是表面张力、惯性、粘度和电场效应之间的微妙平衡。在不稳定条件下,流体中的电位差会导致静电压力,从而放大双流体界面上特征波长的扰动波。在系统参数研究中,讨论了决定最不稳定模式增长率的各种机制。应用的方法包括数值模拟和分析工作的结合。线性稳定性理论用于识别扰动Couette流的不稳定参数条件。特别注意外加电场对扰动双流体界面不稳定性的影响。正常模式分析之后进行数值模拟。应用的方法依赖于在单流体近似下,通过使用有限体积技术结合显式跟踪演化界面,求解流体力学和静电学的控制方程。数值结果证实了线性理论的结果,并且揭示了丰富的动力学行为。基本流体不稳定性是指状互穿流体结构。对于弱不稳定情况,界面上会出现单指不稳定。增加生长速度会使手指形成一个滴状尖端区域,该区域由一个长而细的液体颈部连接。当电场参数值较高时,界面上会出现多个流体分支,从而产生更显著的流体运动。对于一对理想电介质,垂直电场可以增强界面运动,而与介电常数比无关,而对于泄漏电介质,电场可以稳定或不稳定界面,这取决于流体之间的电导率和介电系数比。

MSC公司:

76E17型 水动力稳定性中的界面稳定性和不稳定性
76E25型 磁流体动力学和电流体动力学流动的稳定性和不稳定性
76周05 磁流体力学和电流体力学
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全文: 内政部

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