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.
| Файл тезисов: | Kupershtokh.doc |
| Файл с полным текстом: | Kupershtokh.pdf |