Прикладная физика

Экспериментально исследовано удаление примесей изопропилового спирта с начальной объёмной концентрацией 20 % в ячейке с объёмом рабочей зоны 831 см3 в водном потоке с мелкодисперсными воздушными пузырьками с расходом раствора 2 м3/час квазиобъемным электрическим разрядом, получаемым с помощью многоэлектродной системы секционированных игольчатых электродов. При переменном напряжении промышленной частоты 50 Гц создание мелкодисперсной фазы с пузырьками воздуха в электроразрядной ячейке повышает эффективность удаления изопропилового спирта из потока воды на 6 %.

В лабораторных условиях проведены испытания защитного тонкослойного покрытия металлических поверхностей, созданного с помощью оксида титана, от развития плесневых грибов. В результате исследований в течение 28 суток показана 100 % инактивация микромицетов на защищенной поверхности металлических образцов в условиях благоприятных для роста грибов при моделировании минерального и органического загрязнения.

Экспериментально исследовано развитие электрического пробоя в воде с проводимостью 255 мкСм/см при воздействии ультразвуковых волн для геометрии электродов «острие–штырь» с межэлектродным промежутком 8 мм. Обнаружено, что при одинаковом напряжении, близком к минимальному пробойному, вероятность инициации пробоя и замыкания разрядом промежутка увеличивается в два раза при воздействии ультразвуком без создания кавитации, а время допробойной стадии сокращается по сравнению с пробоем без ультразвука.

Экспериментально исследовано резонансное рассеяние на основной магнитной моде линейной структурой из двух диэлектрических колец, ориентированных вдоль волнового вектора падающей волны и возбуждаемых продольно падающей линейно поляризованной электромагнитной волной ГГц диапазона частот. В спектре рассеяния отраженной волны происходит расщепление резонансной частоты и существенно увеличиваются амплитуды обоих пиков по сравнению с амплитудой для одиночного кольца в ближней зоне. В прошедшем сигнале расщепление резонансной частоты нет, амплитуда прошедшего сигнала в дальней зоне существенно увеличивается по сравнению с одиночным кольцом.

Представлены результаты экспериментальных исследований кулоновских структур в вертикально ориентированной линейной электродинамической ловушке Пауля при атмосферном давлении воздуха. Получены устойчивые кулоновские структуры конусообразной формы. Обнаружено, что частицы в таких структурах совершают движение по замкнутым траекториям с малыми амплитудами с частотой переменного поля ловушки.

Экспериментально исследовано развитие электрического пробоя через границу раздела двух жидкостей с различной электропроводностью и различной диэлектрической проницаемостью: слой трансформаторного масла над слоем воды в импульсном электрическом поле, направленном по нормали к границе раздела. Обнаружено, что сначала под действием электрического поля поверхность воды начинает прогибаться в слой масла, затем развивается конусообразная неустойчивость границы раздела жидкостей и конус воды быстро втягивается в масло вблизи высоковольтного электрода, погруженного в масло. Слой масла у электрода становиться тонким, либо конус воды достигает электрода, в результате чего возникает пробой.

Проведены экспериментальные исследования и компьютерное моделирование влияния знака заряда диэлектрических микрочастиц на траектории их движения в линейной квадрупольной ловушке с импульсно-периодическим знакопеременным удерживающим напряжением прямоугольной формы с частотой 50 Гц в воздухе при атмосферном давлении. Обнаружено, что в отличие от синусоидального удерживающего напряжения, траектории частиц в поперечном сечении ловушки располагаются по диагоналям, причем частицы с зарядами разных знаков осциллируют вдоль перпендикулярных диагоналей. При изменении коэффициента заполнения положительной полярности прямоугольного импульса более 50 % меняется диагональ движения движение частиц в зависимости от знака их заряда. Эффект получен экспериментально и согласуется с расчетом.

Экспериментально показано, что термофоретической силой, действующей в тепловом поле на микрочастицы в комплексной плазме, можно эффективно управлять облаком из заряженных микрочастиц, образующемся в электростатической ловушке страты положительного столба тлеющего разряда. Обнаружено, что изменение градиента температуры теплового поля приводит к изменениям местоположения облака в объёме плазмы, формы и размера облака и подавлению колебаний микрочастиц в направлениях поперечных этому градиенту. Обнаружено, что более сильное тепловое воздействие испытывают микрочастицы большего размера, а демпфирование колебаний микрочастиц происходит совместно с изменением пространственного расположения облака. Полученные экспериментальные результаты согласуются с теоретическими представлениями о рассматриваемых явлениях

Экспериментально и методом компьютерного моделирования исследованы спектры резонансного рассеяния на основной магнитной моде субволновой линейной структурой из двух диэлектрических плоских тонких колец, расположенных вдоль волнового вектора, и возбуждаемых токами смещения падающей плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона. В спектрах рассеяния магнитного поля в дальней волновой зоне, ближней волновой зоне и около центров колец наблюдается расщепление резонансной частоты, в отличие от одиночного кольца. Измеренные спектры совпадают со спектрами, полученными при компьютерных расчетах во всех точках измерений.

Методом Particle Image Velocimetry (PIV) исследована нестационарная картина обтекания капли диэлектрической жидкости дибутилфталата окружающей водой слабой проводимости под действием импульса тока микросекундной длительности. Обнаружено, что время существования индуцированного завихренного течения в воде значительно превышает длительность импульса тока. Во время действия импульса тока на поверхности капли развиваются только малые возмущения, в то время как конечные возмущения поверхности развиваются на значительно бóльших временах, превосходящих длительность импульса тока на два и более порядка, и связаны с эволюцией течения воды вокруг капли. Показано, что на величину максимальной скорости в индуцированном течении воды влияет потенциал иглы при неизменной длительности и амплитуде импульса тока.

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований пленения одиночный заряженной частицы в горизонтально ориентированной линейной электродинамической ловушке Пауля при атмосферном давлении в воздухе. Получены траектории устойчивого и неустойчивого движения. Обнаружено, что эти два типа траекторий отличаются характером их развития на начальном этапе при захвате частицы ловушкой.

Представлены результаты разделения полидисперсной смеси заряженных диэлектрических микрочастиц с помощью линейной электродинамической квадрупольной ловушки в воздухе при атмосферном давлении. Экспериментально показано, что размеры удерживаемых ловушкой микрочастиц в сильной степени зависят от величины напряжения на линейных электродах.