SOME FEATURES OF CAPILLARY WAVE ENERGY CONVERSION ON LIQUID SURFACE IN THE PRESENCE OF DYNAMIC SURFACE TENSION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of dynamic surface tension on capillary oscillations of a droplet is studied in the theoretical asymptotic calculations of the first order of smallness with respect to the dimensionless amplitude of oscillations of charged droplets of a polar liquid. The calculations are carried out within the framework of a model of an ideal incompressible electrically conducting liquid. It has been shown that allowance for the effect of dynamic surface tension increases the order of the dispersion equation, which acquires one more damping root relevant to the destruction of the near-surface electrical double layer (disordering of molecules in the near-surface layer). What is interesting about the revealed damping is that it takes place in an ideal liquid, while the characteristic damping time coincides with that measured experimentally. Free energy transformations occur between mechanical, thermal, electromagnetic, and mechanical again forms of energy, with all of the transformations being caused by the effect of the dynamic surface tension. It has been shown that the dynamic surface tension has a weak effect on the low-frequency oscillations of the droplets, while it essentially affects the high-frequency oscillations causing their rapid damping.

About the authors

A. I. GRIGORIEV

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

Email: grigorai@mail.ru
Россия, 119526, Москва, просп. Вернадского, д. 101, к. 1

N. YU. KOLBNEVA

Demidov Yaroslavl State University, Yaroslavl, 150000 Russia

Email: grigorai@mail.ru
Россия, 150000, Ярославль, ул. Советская д. 14

S. O. SHIRYAEVA

Demidov Yaroslavl State University, Yaroslavl, 150000 Russia

Author for correspondence.
Email: grigorai@mail.ru
Россия, 150000, Ярославль, ул. Советская д. 14

References

  1. Rayleigh Lord. On the equilibrium of liquid conducting masses charged with electricity // Phil. Mag. 1882. V. 14. № 87. P. 184–186. https://doi.org/10.1080/14786448208628425
  2. Kim O.V., Dunn P.F. Controlled production of droplets by in-flight electrospraying // Langmuir. 2010. V. 26. P. 15807–15813. https://doi.org/10.1021/la102793j
  3. Karyappa R.B., Deshmukh S.D., Thaokar R.M. Breakup of a conducting drop in a uniform electric field // J. Fluid Mech. 2014. V. 754. P. 550–589. https://doi.org/10.1017/jfm.2014.402
  4. Кистович А.В., Чашечкин Ю.Д. Поверхностные колебания свободно падающей капли идеальной жидкости // Известия РАН. ФАО. 2018. Т. 54. № 2. С. 1–7. https://doi.org/10.7868/S0003351518020095
  5. Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. Нелинейные монопольное и дипольное акустические излучения слабо заряженной капли, осциллирующей в однородном электростатическом поле // ПММ. 2022. № 6. С. 936–955. https://doi.org/10.31857/S003282352260066
  6. Owens D.K. The dynamic surface tension of sodium dodecyl sulfate solutions // J. Colloid Interface Sci. 1969. V. 29. № 3. P. 496–501.
  7. Kochurova N.N., Rusanov A.I. Dynamic surface properties of water: Surface tension and surface potential // J. Colloid Interface Sci. 1981. V. 81. № 2. P. 297–303.
  8. Кочурова Н.Н., Русанов А.И. Релаксация поверхностных свойств водных растворов поверхностно-активных веществ и механизм адсорбции // Успехи химии. 1993. Т. 62. № 12. С. 1150–1163.
  9. Hauner I.M., Deblais A., Beattie J.K, Kellay H., Bonn D. The dynamic surface tension of water // Phys. Chem. Lett. 2017. V. 8. P. 1599–1603.
  10. Гирс С.П. Влияние границы раздела вода-воздух на заряжение облачных капель // Сб. Поверхностные явления в жидкостях и жидких растворах. Л.: Изд. ЛГУ, 1972. С. 181–183.
  11. Френкель Я.И. Теория явлений атмосферного электричества. Л.-М.: ГОСТЕХТЕОРИЗДАТ, 1949.
  12. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975.
  13. Тверской П.Н. Курс метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1962.
  14. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака. Строение и физика образования. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.
  15. Мазин И.П., Хргиан А.Х., Имянитов И.М. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
  16. Стерлядкин В.В. Натурные измерения колебаний капель осадков // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1988. Т. 24. № 6. С. 613–621.
  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.
  18. Найфе А.Х. Методы возмущений. М.: Мир, 1976.
  19. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979.
  20. Быковский Ю.А., Маныкин Э.А., Нахутин И.Е., Полуэктов П.П., Рубежный Ю.Г. Спектр поверхностных колебаний жидкости с учетом релаксационных эффектов // ЖТФ. 1976. Т. 46. № 10. С. 2211–2216.
  21. Кристенсен Р. Введение в теорию вязкоупругости. М.: Мир, 1974.
  22. Григорьев А.И. О некоторых закономерностях реализации неустойчивости сильно заряженной вязкой капли // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 10. С. 1–7.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 2. Теория поля. М.: Наука, 1973.
  24. Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. Квадрупольное электромагнитное излучение заряженной капли, осциллирующей в суперпозиции коллинеарных гравитационного и электростатического полей // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 5. С. 70–82.
  25. Стреттон Дж. А. Теория электромагнетизма. ОГИЗ-Гостехиздат, 1948.
  26. Калечиц В.И., Нахутин И.Е., Полуэктов П.П. О возможном механизме радиоизлучения конвективных облаков // ДАН СССР. 1982. Т. 262. № 6. С. 1344–1347.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (36KB)
3.

Download (26KB)
4.

Download (46KB)
5.

Download (47KB)
6.

Download (267KB)
7.

Download (253KB)
8.

Download (91KB)
9.

Download (38KB)

Copyright (c) 2023 А.И. Григорьев, Н.Ю. Колбнева, С.О. Ширяева

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».