В ранее проведенных исследованиях было показано, что управлять траекторией электрического разряда в воде возможно с помощью тонкого следа с повышенной электропроводностью, который образуется при движении кристалла поваренной соли в воде. Также была отмечена необычная структура разрядного канала, а именно – формирование отдельных несвязанных плазменных областей, которые затем объединяются в единый разрядный канал. Объяснение этого явления было дано на основе теневых фотографий, отражающих распределение растворенной соли вокруг кристалла, и результатов численного моделирования для концентрации, которые показали влияние формирующегося за кристаллом вихря на распределение соли, проводимости и, в конечном итоге, энерговыделения в области непосредственно за кристаллом, максимум которого оказался существенно удален от поверхности. В настоящей работе экспериментально обнаружено, что уменьшение диаметра кристалла от 518 мкм до 195 мкм привело к безвихревому режиму обтекания и более монотонному распределению концентрации соли внутри следа, что в свою очередь изменило развитие разряда – оно стало последовательным, от электрода к кристаллу и далее непрерывно вглубь следа. Трехмерное численное моделирование показало, что картины распределения тепловыделения различаются для кристаллов с размерами 518 мкм и 195 мкм и согласуются с результатами эксперимента
A recent study demonstrated that it is possible to control the trajectory of an electrical discharge in water using a thin trail of increased electrical conductivity formed by the movement of a sodium chloride (NaCl) crystal in water. An unusual structure of the discharge channel was also noted, namely the formation of separate, unconnected plasma regions that subsequently merge into a single discharge channel. An explanation for this phenomenon was provided based on shadowgraph images depicting the distribution of dissolved salt around the crystal and the results of numerical simulations of concentration. These revealed the influence of a vortex forming behind the crystal on the distribution of salt, conductivity, and ultimately, energy release in the region immediately following the crystal, the maximum of which was found to be significantly displaced from the surface. In the present work, the investigation was conducted using a crystal of smaller diameter (195 µm vs. 518 µm), and a comparison of the results is presented. The reduction in diameter led to a vortex-free flow regime and a more monotonic distribution of salt concentration within the trail. This, in turn, altered the discharge development, which became sequential — propagating from the electrode to the crystal and then continuously further into the trail. Numerical simulations, implemented in a new, refined three-dimensional formulation, revealed a pattern of heat release distribution distinct from the case of the 518 µm crystal and consistent with the results of the present experiment.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.