Данная работа посвящена исследованию электрогидродинамического одномерного течения. Задачи, которые решались в ходе работы: 1) На основе приведённого списка источников изучение основных принципов работы электрогидродинамических устройств, ЭГД-явлений и математических моделей, которые используются для их описания. 2) Разработка алгоритма численного решения и его реализация в вычислительном модуле. Тестирование программного модуля. 3) Сопоставление результатов численного и экспериментального моделирования. 4) Проведение серии параметрических расчётов для определения влияния различных факторов на структуру течения. Представлены результаты численного моделирования течения в канале электрогидродинамического генератора. Расчёт произведён путём дискретизации упрощённой системы уравнений Навье-Стокса и уравнений Максвелла в нерелятивистском приближении. Получены распределения скоростей потока, плотности заряда и потенциала электрического поля. Программа протестирована на модельных задачах с аналитическим решением, а постановка проверена на результатах эксперимента. На основании серии параметрических исследований сделаны выводы о факторах, влияющих на эффективность устройств для прямого переноса заряда потоком газа.

The work is concentrated on one-dimension electrohydrodynamic flow. The following tasks were carried out: 1) Literature investigation of electrohydrodynamic devices’ basic work principle, main EHD-phenomena and its most widely used mathematical models. 2) Developing and testing program code of numerical algorithm. 3) Comparison of the results of numerical and experimental simulation. 4) Parametric tests of the main flow factors. The results of numerical simulation of the electrohydrodynamic generator flow are presented. The calculation was made with using discretizing a simplified system of Navier-Stokes equations and nonrelativistic Maxwell’s equations. The velocity distributions, charge density, and electric field potential are obtained. The program was tested on model problems. Results were compared with analytical solutions. Comparison with results of the experiment also was provided. Conclusions about factors affecting the efficiency of EHD-devices for direct charge transfer by a gas stream were based on parametric studies.

• Реферат
• Abstract
• Оглавление
• Система использованных обозначений
• Введение
• Математическая постановка
  • Модель и использованные упрощения
  • Система дифференциальных уравнений
  • Граничные условия
  • Начальные условия
• Численный метод
  • Конечно-объёмная дискретизация
  • Используемые разностные шаблоны
  • Решение системы равнений
  • Алгоритм решения задачи
• Методические результаты
  • Сравнение численного и аналитического решения уравнения для потенциала
  • Сравнение численного и аналитического решения уравнения переноса заряда
  • Конвективный перенос жидкостью
  • Нестационарное уравнение диффузии
  • Стационарное уравнение диффузии
  • Задача дрейфа ионов без вязкости
  • Задача нестационарного переноса заряда
  • Задача течения несжимаемой жидкости в канале переменного сечения
• Сопоставление результатов численного моделирования и результатов эксперимента
• Параметрические исследования
  • Параметрические исследования для случая линейного спадающего закона распределения скорости
  • Параметрические исследования для случая линейного возрастающего закона распределения скорости
  • Параметрические исследования для случая гиперболического закона распределения скорости
• Выводы
• Заключение
• Список литературы