Модели Стокса и Навье-Стокса в описании неустойчивости заряженной границы проводящей жидкости
Зубарев Н.М.
1,21Институт электрофизики Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия
2 Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия
Email: nick@iep.uran.ru
Поступила в редакцию: 21 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 4 июля 2025 г.
Принята к печати: 4 июля 2025 г.
Выставление онлайн: 15 августа 2025 г.
Рассматриваются развитые стадии неустойчивости Тонкса-Френкеля свободной заряженной поверхности проводящей жидкости, когда из-за заострения границы масштаб задачи уменьшается до микроскопического и определяющую роль начинают играть вязкие эффекты. В такой ситуации для изучения течения жидкостей зачастую используется приближение Стокса. Однако, как показано, спецификой неустойчивости Тонкса-Френкеля с характерным для нее взрывным поведением ряда физических величин является некорректность ее анализа в рамках этого приближения. Корректное описание динамики жидкости при формировании сингулярности требует использования полных уравнений Навье-Стокса. Ключевые слова: неустойчивость Тонкса-Френкеля, конус Тейлора, модель Навье-Стокса, приближение Стокса.
- L. Tonks, Phys. Rev., 48, 562 (1935). DOI: 10.1103/PhysRev.48.562
- Я.И. Френкель, ЖЭТФ, 6 (4), 348 (1938)
- Н.М. Зубарев, О.В. Зубарева, ЖТФ, 71 (7), 21 (2001). https://journals.ioffe.ru/articles/38836 [N.M. Zubarev, O.V. Zubareva, Tech. Phys., 46 (7), 806 (2001). DOI: 10.1134/1.1387535]
- Н.М. Зубарев, Письма в ЖЭТФ, 73 (10), 613 (2001). http://jetpletters.ru/ps/626/article_9763.pdf [N.M. Zubarev, JETP Lett., 73, 544 (2001). DOI: 10.1134/1.1387524]
- V.G. Suvorov, N.M. Zubarev, J. Phys. D, 37, 289 (2004). DOI: 10.1088/0022-3727/37/2/019
- T.G. Albertson, S.M. Troian, Phys. Fluids, 31 (10), 102103 (2019). DOI: 10.1063/1.5123742
- N.M. Zubarev, Phys. Fluids, 36 (4), 042102 (2024). DOI: 10.1063/5.0200820
- I.V. Uimanov, D.L. Shmelev, S.A. Barengolts, Vacuum, 220, 112823 (2024). DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.112823
- G.I. Taylor, Proc. Roy. Soc. Lond. A, 280 (1382), 383 (1964). DOI: 10.1098/rspa.1964.0151
- L.M. Baskin, A.V. Batrakov, S.A. Popov, D.I. Proskurovsky, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2, 231 (1995). DOI: 10.1109/94.388245
- Г.С. Ганченко, В.С. Шелистов, Е.А. Демехин, Коллоид. журн., 87 (1), 16 (2025). DOI: 10.31857/S0023291225010024 [G.S. Ganchenko, V.S. Shelistov, E.A. Demekhin, Colloid J., 87, 15 (2025). DOI: 10.1134/S1061933X24600970]
- S.I. Betelu, M.A. Fontelos, U. Kindelan, O. Vantzos, Phys. Fluids, 18 (5), 051706 (2006). DOI: 10.1063/1.2204044
- M.A. Fontelos, U. Kindean, O. Vantzos, Phys. Fluids, 20 (9), 092110 (2008). DOI: 10.1063/1.2980030
- С.А. Баренгольц, Н.М. Зубарев, Е.А. Кочурин, Письма в ЖТФ, 50 (3), 36 (2024). DOI: 10.61011/PJTF.2024.03.57042.19731 [S.A. Barengolts, N.M. Zubarev, E.A. Kochurin, Tech. Phys. Lett., 50 (2), 32 (2024). DOI: 10.61011/PJTF.2024.03.57042.19731].
- А.А. Очиров, Ю.Д. Чашечкин, Прикладная математика и механика, 87 (3), 379 (2023). DOI: 10.31857/S0032823523030116 [A.A. Ochirov, Yu.D. Chashechkin, Fluid Dyn., 58 (7), 1318 (2023). DOI: 10.1134/S0015462823602012]
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика (Наука, М., 1986), т. VI. [L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Course of theoretical physics (Pergamon Press, 2013), vol. 6.]
- H. Lamb, Hydrodynamics, 6th ed. (Cambridge University Press, London, 1932).