Особливості плівкової течії рідини по вертикальній поверхні у поперечному магнітному полі

Abstract

Однією з актуальних проблем магнітної гідродинаміки є проблема течії електропровідних рідин у тонких шарах рідин за наявності поперечного магнітного поля. На жаль, й досі дослідження даних проблем магнітної гідродинаміки слід вважати суттєво недостатніми. Вплив поперечного магнітного поля може позначатися на низку чинників: зміна в'язкості потоку з допомогою впливу магнітного поля на фізико-хімічні властивості середовища; прояв ефекту гальмування потоку, який може суттєво позначатися в гідродинамічних рідинних плівках у процесах тепломасообміну. У роботі зроблено спробу розглянути вплив постійного магнітного поля на формування тонкого шару рідини на вертикальній поверхні під дією пондеромоторних сил. Як відомо, пондеромоторні сили в даному випадку можуть призвести до цілого ряду ефектів, пов'язаних зі зміною в'язкості та гальмуванням потоку. Більшою мірою це може виявлятися в тонких рідинних шарах залежно від співвідношення гравітаційних сил, сил інерції та сил, що мають магнітну природу. Аналіз впливу даного явища у випадку тонких рідинних шарів, як показано в роботі, істотно впливає на довжину гідродинамічної початкової ділянки, товщину рідинного шару і гасіння хвильового руху в зоні стабілізованої течії. Рекомендації щодо розрахунку даних характеристик представлені в цій статті, в якій велика увага приділяється визначенню рідинного шару залежно від співвідношення між силами інерції та силами, що мають магнітну природу. Також було отримано вираз визначення розподілу швидкостей рідинного шару у зоні стабілізованої плівкової течії в поперечному магнітному полі. Таким чином, зіставляючи вираз визначення розподілу швидкостей рідинного шару в плівці без впливу магнітного поля з виразом за наявності магнітного поля, можна оцінити вплив пондеромотороних сил протягом рідинної плівки.

One of the actual problems of magnetohydrodynamics is the problem of the flow of electrically conductive liquids in thin liquid layers in the presence of a transverse magnetic field. Unfortunately, studies of these problems have not been sufficient so far. The influence of a transverse magnetic field can affect a number of factors: the change in the viscosity of the flow due to the magnetic field on the physico-chemical characteristics of the medium; manifestation of the effect of flow deceleration, which can have a significant effect on the hydrodynamic characteristics of the film flow in the processes of heat and mass transfer. In this regard, in this work was made an attempt to consider the influence of a constant magnetic field on the formation of a thin liquid layer on a vertical surface under the action of ponderomotive forces. As known, ponderomotive forces in the case under consideration can lead to a number of effects associated with a change in viscosity and flow deceleration. To a greater extent, this can manifest itself in thin liquid layers, depending on the ratio of gravitational forces, inertia forces and forces of a magnetic nature. An analysis of the influence of this phenomenon in the considered case of thin liquid layers, as shown in the work, significantly affects the length of the hydrodynamic initial section, the thickness of the liquid layer, and the damping of wave motion in the zone of stabilized flow. Recommendations for calculating these characteristics are presented in this article, in which much attention is paid to the definition of the liquid layer, depending on the ratio between the forces of inertia and the forces of a magnetic nature. An expression was also obtained for determining the distribution of velocities in the zone of a stabilized film flow in a transverse magnetic field. Thus, by comparing the expression for determining the distribution of velocities in a film without the influence of a magnetic field with the expression in the presence of a magnetic field, one can estimate the effect of ponderomotive forces on the flow of a liquid film.