Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами Галимбеков, Айрат Дамирович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Галимбеков, Айрат Дамирович. Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.14 / Галимбеков Айрат Дамирович; [Место защиты: Башкир. гос. ун-т].- Уфа, 2007.- 208 с.: ил. РГБ ОД, 71 09-1/70

Введение к работе

Актуальность темы

В последние годы возрос научный интерес к проблемам взаимодействия электромагнитных полей с веществом, причем, особый интерес представляет исследование воздействия на различные среды мощных высокочастотных и сверхвысокочастотных электромагнитных полей (ВЧ и СВЧ ЭМП) Этот интерес обусловлен перспективностью применения электромагнитного воздействия в наукоемких отраслях производства в целях интенсификации технологических и физико-химических процессов и управления ими путем непосредственного воздействия на рабочую среду ВЧ и СВЧ технологические процессы получили широкое применение и распространение в различных областях промышленности химической, в машиностроении, пищевой, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, медицинской и др Примерами таких применений электрических и магнитных полей являются технологии разделения составляющих неоднородной среды, а также разнообразные применения ВЧ и СВЧ ЭМП в технологических процессах нагрева и термообработки, сушки, размораживания и т. д

В отличие от существующих методов воздействия на сплошную среду, ВЧ и СВЧ ЭМ воздействие обладает рядом преимуществ Так, во-первых, электромагнитные волны распространяются до полного затухания на достаточно большие расстояния вглубь объекта воздействия, и речь может идти о различных электрогидродинамических явлениях и управлении ими в глубинах рабочей среды Во-вторых, при воздействии на материальные среды ВЧ и СВЧ ЭМП в среде за счет диссипации энергии электромагнитного поля в тепло возникают распределенные источники тепла Значение плотности тепловых источников определяется видом (геометрией) распространяющейся в среде электромагнитной волны и диэлектрическими свойствами среды Таким образом, при заданной геометрии волн для данной среды, изменяя частоту ВЧ и

4 СВЧ ЭМП, возможно осуществление управляемых процессов взаимодействия ЭМП со средой (например, нагрев на заданную глубину)

Кроме того, известно, что воздействие ВЧ и СВЧ ЭМП, в отличие от квазистационарных ЭМП, обладает характерными особенностями

  1. Период изменения ВЧ и СВЧ ЭМП обычно намного меньше характерного времени задачи

  2. Частоты ВЧ и СВЧ ЭМП не ограничены условием малости по сравнению с частотами, характерными для установления электрической и магнитной поляризации, то есть, когда имеет место дисперсия диэлектрической и магнитной проницаемостей

3 Из-за дисперсии, электромагнитная часть тензора напряжений является
несимметричной и поэтому необходимо учитывать дополнительную -
вращательную степень свободы. Учет вращательных степеней свободы связан с
радикальным видоизменением и обобщением уравнений гидродинамики, так
как момент импульса единицы объема реальной жидкости не сводится, вообще
говоря, к одному лишь «внешнему» (или, как его часто называют
механическому) моменту импульса, связанному с трансляционным движением,
но и содержит еще и внутренний момент импульса, обусловленный
собственным вращением частиц - носителей скрытого вращения, в качестве
которых могут выступать сами молекулы среды или посторонние включения

Таким образом, воздействие ВЧ и СВЧ ЭМП на сплошные среды качественно отличается от воздействия квазистационарных ЭМП и требует принципиально нового подхода к исследованию данных систем

Вопросы, эффекты и особенности взаимодействия ВЧ и СВЧ ЭМП с различного рода средами составляют новое научное направление -высокочастотную электромагнитную гидродинамику (ВЧ ЭМГД) Ее теоретическая база основана на взаимосвязанной системе уравнений электродинамики, термодинамики и гидродинамики Несмотря на разнообразные применения воздействия ВЧ и СВЧ ЭМП, теория этого вопроса применительно к рабочим средам, которые на практике в большинстве случаев

5 представляют собой многофазную, многокомпонентную среду остается

малоизученной

Целью данной диссертации явилось

Развитие нового направления исследований - высокочастотной электромагнитной гидродинамики (ВЧ ЭМГД) для поляризующихся дисперсных систем с учетом химических реакций, поверхностных явлений и адсорбционных процессов в пористой среде

Задачи исследований

  1. Построение теории, анализ и обоснование системы уравнений, описывающих термо- и гидродинамические явления в многокомпонентных поляризующихся системах при воздействии ВЧ ЭМП с учетом химических реакций

  2. Использование построенной теории для исследования влияния ВЧ ЭМП на процессы фильтрации многокомпонентных взаиморастворимых углеводородов с учетом адсорбционных процессов

  3. Теоретическое исследование влияния электромагнитных полей на поверхностное натяжение полярных жидкостей

  4. Изучение влияния ВЧ ЭМП на реологию дисперсных систем (разбавленных суспензий)

Научная новизна

  1. Построена феноменологическая теория и получена система уравнений, описывающих термо- и гидродинамические явления в многокомпонентных поляризующихся системах при воздействии ВЧ ЭМП с учетом химических реакций

  2. Получен обобщенный закон действующих масс Гульдберга и Вааге на случай воздействия на многокомпонентную среду ВЧ ЭМП и исследовано влияние поля на «константу» химического равновесия и на скорость химических реакций

3 Выводится и анализируется система уравнений, описывающая
фильтрацию многокомпонентной среды при воздействии ВЧ ЭМП с учетом

адсорбционных процессов (в том числе обобщенный закон Генри на случай воздействия на среду ВЧ ЭМП), и рассмотрена задача фильтрации углеводородной смеси в однородном ВЧ ЭМП с учетом конвективно-диффузионных и адсорбционно-десорбционных процессов

4 Обнаружен эффект анизотропии коэффициента поверхностного
натяжения относительно ориентации вектора напряженности электрического
поля к поверхности жидкости

5 Получены выражения для эффективной сдвиговой вязкости суспензий
для случая малых и произвольных ВЧ ЭМП

Практическая ценность работы

Термогидродинамические и физико-химические эффекты, исследованные в работе, могут быть использованы в целях управления различными технологическими процессами с применением энергии ВЧ и СВЧ ЭМП Полученные результаты позволяют учитывать особенности взаимодействия «поле-вещество», в частности, в нефтехимической промышленности, в процессах добычи и переработки углеводородного сырья

В работе защищаются следующие положения

1 Система уравнений, описывающая термо- и гидродинамические эффекты в многокомпонентных системах с химическими реакциями при воздействии на них ВЧ ЭМП

2. Эффекты влияния ВЧ ЭМП на прямые процессы диффузии, теплопроводности и перекрестные эффекты Соре, Дюфура, а также влияние ВЧ ЭМП на «константу» химического равновесия (выражение для обобщенного закона действующих масс Гульдберга и Вааге для случая воздействия ВЧ ЭМП на многокомпонентную среду) и на скорость химических реакций

  1. Система уравнений, описывающая фильтрацию многокомпонентной среды при воздействии ВЧ ЭМП с учетом адсорбционных процессов

  2. Эффекты влияние ВЧ ЭМП на адсорбционные процессы при фильтрации многокомпонентных сред в пористой среде

  1. Явление анизотропии коэффициента поверхностного натяжения полярной жидкости относительно ориентации вектора напряженности электрического поля к поверхности жидкости

  2. Эффекты влияния ВЧ ЭМП на эффективную вязкость разбавленной суспензии

Апробация работы Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкости» (Петродворец, 1998), Региональной конференции «Резонансные и нелинейные явления в конденсированных средах» (Уфа, 1999), XXIV Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (Уфа, 2001), VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001), XXV Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (Уфа, 2001), на семинаре в институте механики МГУ под руководством д ф -м н , проф В В Гогосова, 2001), XXVI Школе семинаре по проблемам механики сплошных сред в системах добычи, транспорта и переработки нефти и газа (г Уфа, 2002), 13-ой Зимней школе семинаре по механике сплошных сред (Пермь, 2003), Международной конференции в Испании с докладом «Impact of a high-frequency electromagnetic field upon multicomponent systems chemical reaction» (First International Meeting on Applied Physics - October, 2003, Badajoz, Spam), Международной конференции в Словакии с докладом «Thermodynarmcal Basis of a Radio - Frequency Electromagnetic Field Impact on Multicomponent Petroleum Fluids» (17-th European Conference on Thermophysical Properties - September, 2005, Bratislava), 14-ой Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 2005), Международной Уфимской зимней школе-конференции по математике и физике для студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2005), Всероссийской конференции «Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2007), Российской конференции «Механика и химическая физика сплошных сред» (Бирск, 2007)

Публикации По материалам диссертации автором опубликовано 32 печатные работы, в том числе 1 монография и 7 статей в центральных изданиях, рекомендованные ВАК РФ

Объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы Работа изложена на 208 страницах машинописного текста, включая 17 рисунков, библиография из 170 наименований

Похожие диссертации на Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами