Моделирование течения смеси газ – заряженные частицы в виде затопленной струи
Автор: Наталья Владимировна Горохова
Соавторы: Горохова Наталья Владимировна
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова
Вулканические молнии часто наблюдаются при крупных взрывных извержениях. Они возникают в результате электризации частиц пепла при достижении некоторой критической напряжённости электрического поля. Одной из основных причин электризации частиц является их трение и столкновение. Неоднородность течения оказывает основное влияние на величину накапливаемого частицами заряда и распределение частиц в пространстве. Истечение газо-пепловой смеси из жерла вулкана является сильно неоднородным, турбулентным течением. Наиболее простой моделью такого течения является модель затопленной струи несжимаемой жидкости или газа в плоском или осесимметричном случаях.
В этой работе модель течения смеси газа и заряженных частиц с учётом их взаимодействия и электризации применена для случая плоской стационарной затопленной струи несжимаемой жидкости в предположении, что движение частиц не влияет на течение несущей среды. При описании движения частиц используется подход Лагранжа: частицы движутся под действием силы тяжести, гидродинамических и электростатических сил. Частицы взаимодействуют (соударяются) друг с другом с изменением скоростей движения и зарядов. Заряд, передаваемый при ударе, зависит от упругих и электрических свойств материала частиц, их размеров и скоростей. Исследуется эволюция электрического поля в процессе течения. Проводится оценка количества и концентрации частиц, при которых напряжённость поля достигает критических значений самостоятельного разряда или молнии.
1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. Репринтное воспроизведение издания 1960 г. М.: ЭКОЛИТ, 2011. 720 с.
2. Горохова Н. В. Эволюция электрического поля в течениях смеси газа с заряженными частицами // XII Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов в 4 томах. РИЦ БашГУ Уфа, 2019. Т. 4. С. 31–33.
Soo S.L. Dynamics of charged suspensions // International reviews in aerosol physics and chemistry. Vol. 2. Pergamon Press, Oxforf. 1971. P. 61-149
