М.В. Кныш1, В.В. Морозов2, С.Н. Разиньков3

1 Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны им. Маршала Советского Союза Л.А. Говорова (г. Ярославль, Россия)
2 Ярославский государственный аграрный университет (г. Ярославль, Россия)
3 Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)
1 mariku2713@mail.ru, 2 info@yarcx.ru, 3 razinkovsergey@rambler.ru

Постановка проблемы. При создании областей жидкокапельного аэрозоля со стабильными границами требуется установить закономерности распада капель, составляющих его основу, при взаимном воздействии электростатических полей. Критическое условие устойчивости сфероидальной поверхности капли находится при обращении в нуль собственных частот капиллярных осцилляций и определяется суммарной плотностью распределенного на ней собственного заряда и заряда, индуцированного внешним полем. Для анализа возможностей распада заряженной капли необходимо оценить критическое значение полевого параметра, зависящего от абсолютной величины напряженности внешнего электростатического поля.

Цель. Проанализировать закономерности нарушения устойчивости и определить условия распада капель аэрозольного образования во внешнем электростатическом поле.

Результаты. С использованием асимптотического метода нахождения волнового возмущения получено выражение для равновесной формы поверхности капли в поле точечного заряда в виде последовательности, базисными функциями которой выступают полиномы Лежандра. Исследованы взаимосвязи полевого и зарядового параметров капли в электростатическом поле, установлены критические значения полевого параметра при различных уровнях плотности ее собственного поверхностного заряда. Найдены зависимости местоположения максимальной плотности заряда капли от пространственного параметра, характеризующего дальность до источника внешнего электростатического поля в аэрозольном образовании.

Практическая значимость. Выявленные закономерности и условия распада капли во внешнем электростатическом поле позволяют прогнозировать стабильность искусственных аэрозольных образований и обосновывать рациональные параметры ионно-кластерно-капельных пучков при распылении жидкокапельного аэрозоля.

Кныш М.В., Морозов В.В., Разиньков С.Н. Анализ распада капель с электрическими зарядами в облаке аэрозоля при воздействии электростатического поля // Нелинейный мир. 2025. Т. 23. № 2. С. 77–82. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700970-202502-08

1. Ширяева С.О., Григорьев А.И. Закономерности рэлеевского распада капли в резко неоднородном электрическом поле // Журнал технической физики. 1992. Т. 62. № 3. С. 35–39.
2. Коромыслов В.А., Григорьев А.И., Рыбакова М.В. Неустойчивость движущейся заряженной капли во внешнем электрическом поле // Электронная обработка материалов. 2002. № 4. С. 50–54.
3. Кныш М.В., Морозов В.В., Разиньков С.Н. Нелинейные капиллярные колебания заряженной капли в несжимаемой диэлектрической среде при многомодовой начальной деформации поверхности // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2024. № 3. С. 5–11.
4. Мухина Е.И., Григорьев А.И. Равновесные формы и критические условия электрогидродинамической неустойчивости пары капель в электрическом поле // Журнал технической физики. 1992. Т. 62. № 2. С. 18–26.
5. Karyappa R.B., Naik A., Thaokar R.M. Electro-emulsification in a uniform electric field. Langmuir. 2015. V. 32. № 1. P. 46–54.
6. Кныш М.В., Морозов В.В., Разиньков С.Н. Равновесная форма заряженной капли при движении в несжимаемой диэлектрической среде параллельно внешнему электростатическому полю // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. 2024. № 3. С. 12–19.
7. Григорьев А.И., Коромыслов В.А., Рыбакова М.В. О форме заряженной капли в скрещенных электрическом и гидродинамическом полях // Электронная обработка материалов. 2002. № 6. С. 22–25.
8. Григорьев А.И., Ширяева С.О., Белавина Е.И. Равновесная форма заряженной капли в электрическом и гравитационном полях // Журнал технической физики. 1989. Т. 59. № 6. С. 27–34.