Novosibirsk, Russia, May, 30 – June, 4, 2011

International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Kupershtokh A.  

Modelling of an anisotropic decay of binary mixtures of liquid and solute gas under the action of strong electric field using the Lattice Boltzmann equation method

     Ранее было показано, что в сильных электрических полях возможен анизотропный распад на жидкую и газовую фазы для вещества, находящегося первоначально в однородном стабильном состоянии, для которого зависимость диэлектрической проницаемости от плотности нелинейная. Принципиально то, что новые участки менее плотной фазы возникают в виде узких цилиндрических образований, ориентированных вдоль поля.
      В данной работе исследуется анизотропный распад бинарных смесей типа жидкий диэлектрик-растворенный газ. Для компьютерного моделирования эволюции таких систем с возникающими границами раздела фаз жидкость-пар используется метод решеточных уравнений Больцмана (LBE), который представляет собой дискретную модель сплошной среды и в настоящее время широко применяется для моделирования течений жидкостей, включая многофазные и многокомпонентные.
      Параллельные вычисления выполнялись на графическом ускорителе nVIDIA GTX-580, имеющем 512 потоковых процессоров (ядер). Все ядра имеют доступ к относительно быстрой общей внутренней памяти объемом 1,5 Гигабайта. При этом ускорение расчетов достигало 70-90 раз.
      Проведены двухмерные и трехмерные расчеты для неполярного жидкого диэлектрика, диэлектрическая проницаемость которого описывается законом Клаузиуса – Мосотти. Для бинарных систем с растворенным газом величина критического электрического поля на порядок меньше, чем для чистого жидкого диэлектрика.
      При пробое жидких диэлектриков в сильных электрических полях, локально достигающих величин ~ 1–10 МВ/см, описанная анизотропная неустойчивость, возможно, является определяющим механизмом зарождения газовой фазы, возникновения проводящих стримерных структур, их быстрого распространения в виде тонких ветвей (скорость роста может превышать 100 км/с), а также их ветвления в процессе распространения.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 10-08-00805.

Abstracts file: Kupershtokh.doc
Full text file: Kupershtokh.pdf


To reports list
© 1996-2017, Institute of computational technologies of SB RAS, Novosibirsk