Вихорі з ламінарним та турбулентним характерами течій в анізотропних середовищах
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2023-1(91)-242-248Ключові слова:
тензор; анізотропія; метаматеріал; уніполярність; біполярність; вихор; турбулентністьАнотація
У дослідженні розроблено й описано у загальному вигляді нові моделі та пристрої енергетичних перетворювачів. Запропоновані пристрої працюють на основі прямокутного паралелепіпеда довжиною a, висотою b і шириною c ( ), виготовленого з анізотропного матеріалу. Вибрані кристалографічні осі згаданого матеріалу розміщено у бічній грані (a×b) прямокутної пластини, при цьому одна з кристалографічних осей нахилена під деяким кутом γ до довжини а. В основу методу енергетичної трансформації покладено ефект поляризації об’єму такої анізотропної пластини та виникнення як поздовжньої , так і поперечної складових вихрового енергетичного поля. У першому випадку для виготовлення анізотропної пластини використовується уніполярний анізотропний матеріал, який характеризується тензором другого рангу . Усі коефіцієнти тензора є додатними . За виконання належних граничних умов в об’ємі уніполярного анізотропного середовища формуються вихорі, що мають ламінарний характер течії. У випадку дії зустрічного електричного Е, магнітного H, гравітаційного G полів і потоків, електричного струму I та теплового потоку Q спостерігається перетворення енергії, коефіцієнт якого не перевищує 1 (m ≤ 1). Для випадку біполярних анізотропних матеріалів, за виконання граничних умов, формуються енергетичні вихорі, що характеризуються турбулентним характером течії. Такий біполярний анізотропний матеріал описується тензором другого рангу . Розглядається випадок, коли один із коефіцієнтів тензора є від’ємним . Турбулентні енергетичні вихорі, взаємодіючи із зовнішнім середовищем, дають можливість отримати коефіцієнт перетворення значно більший за 1 ( ). У цілому це значно розширює існуючі можливості та обумовлює появу нових методів і створених на основі них пристроїв перетворення енергії.
Посилання
Samoilovich, A.G., Nitsovich, M.V. and Nitsovich, V.M. (1966), «On the Theory of Anisotropic Thermoelectric power in Semiconductros», Physica. Status. Solidi, рр. 459–465, doi: 10.1002/pssb.19660160210.
Samoilovich, A.G. and Buda, I.S. (1968), «Phonon-drag effect anisotropy parameter of the thermoelectric power in n-Ge», Physics Letters A, Vol. 28 (6), pp. 408–409, doi: 10.1016/0375-9601(68)90463-5.
Abanskii, P.I., Buda, I.S., Dakhovskii, I.V. and Samoilovich, A.G. (1975), «Galvanothermomagnetic effects in anisotropic media», Physica. Status. Solidi, рр. 291–299, doi: 10.1002/pssb.2220670128.
Vykhor, L.M., Okhrem, O.A. and Snarskyi, A.O. (2006), Termoelektrychni ta termomahnitni metody peretvorennia enerhii, konspekt lektsii profesora A.H. Samoilovycha, Ruta, Chernivtsi, 228 р.
Anatychuk, L.I. (1998), Thermoelectricity. Vol.1. Physics of Thermoelectricity, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi.
Anatychuk, L.I. (2003), Thermoelectricity. Vol. 2. Thermoelectric power converters, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi.
Ashcheulov, A.A., Okhrem, V.H. and Romaniuk, I.S. (2015), Novi termoelektrychni efekty ta elementy, Vydavnychyi dim «Rodovid», Chernivtsi, 228 р.
Ashcheulov, A.A. and Romaniuk, I.S. (2012), Anizotropni optychni termoelementy na osnovi antymonidu kadmiiu ta yikh zastosuvannia, Zoloti lytavry, Chernivtsi, 228 p.
Engheta, Nader and Ziolkowski, Ricchard W. (ed.) (2006), Metamaterials: physics and engineering explorations, Wiley-IEEE Press, New Jersey, 440 p.
Brener Igal, Liu Sheng, Staude Isabelle et al. (ed.) (2019), Dielectric metamaterials: fundamentals, designs, and applications, Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Cambridge, UK, 1st Ed., 310 p.
Kazuaki Sakoda (ed.) (2019), Electromagnetic metamaterials: modern insights into macroscopic electromagnetic fields, Springer, Singapore, 1st ed., 292 p.
Pankaj K. Choudhury (ed.) (2021), Metamaterials: technology and applications, Boca Raton, New York, 1st Ed., 408 p.
Аshcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2020), «The Phenomenon of Electroohmic Transformation», Physics and Chemistry of Solid State, No. 21 (4), pp. 743–748, doi: 10.15330/pcss.21.4.743-748.
Аshcheulov, А.А. et al. (2021), «On the Possibility of Electrostatic Transformation by Anisotropic Dielectric Environment», American Journal of Engineering Research (AJER), Vol. 10 (7), рр. 112–118.
Ashcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2021), «Anizotropnyi metadielektrychnyi peretvoriuvach», Elektrotekhnika ta enerhetyka, No. 4, pp. 18–27, doi: 10.15588/1607-6761-2021-4-2.
Ashcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2022), «Effect of magnetic field concentration», Physics and Chemistry of Solid State, No. 23 (1), pp. 72–76, doi: 10.15330/pcss.23.1.72-76.
Ashcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2022), «The phenomenon of electroomic energy conversion in anisotropic electroconductive environments», Physics and Chemistry of Solid State, No. 23 (4), pp. 693–698, doi: 10.15330/pcss.23.4.693-698.
Ashcheulov, A.A., Derevianchuk, M.Ya. and Lavreniuk, D.O. (2022), «The Phenomenon of Electric Field Energy Conversion in Anisotropic Metadielectric Media», American Journal of Physical Chemistry, Vol. 11, No. 2, рр. 25–31, doi: 10.11648/j.ajpc.20221102.11.
Ashcheulov, A.A., Derevianchuk, M.Ia. and Lavreniuk, D.O. (2022), «Efekt kontsentratsii mahnitnoho polia v anizotropnykh metamahnitnykh seredovyshchakh», Tekhnichna inzheneriia, No. 1 (89), pp. 116–124, doi: 10.26642/ten-2022-1(89)-116-124.
Ashcheulov, A., Derevianchuk, M. and Lavreniuk, D. (2023), «The method of turbulent transformation of energy», Engineering Reports, doi: 10.1002/eng2.12620.
Bilokur, I.P.(2004), Osnovy defektoskopii, Azymut-Ukraina, K., 496 р.
Hirose, A. (1954), «Mathematical Theory of Multi-dimensionnal Thermo-electricity with Some Experimental Proofs», The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan, No. 74, pp. 1056, [Online], available at: https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjournal1888/74/792/74_792_1056/_pdf/-char/en
Аshcheulov, A.A., Derevianchuk, M.Ia., Lavreniuk, D.O. and Romaniuk, I.S. (2022), Shtuchnyi anizotropnyi metamaterial, Patent Ukrainy No. 151159.
Nye, J.F. (1985), Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices, Oxford University Press, Oxford.
Ashcheulov, A.A., Derevianchuk, M.Ia., Lavreniuk, D.O. and Romaniuk, I.S. (2021), Anizotropnyi dielektrychnyi transformator, Patent Ukrainy No. 146001.
Ashcheulov, A.A., Verenko, O.S. and Lavreniuk, D.O. (2020), Kontsentrator mahnitnoho polia, Patent Ukrainy No. 141900.
Fedorchenko, A.M. (1993), Teoretychna fizyka. Kvantova mekhanika, termodynamika i statystychna fizyka. T.2, Vyshcha shkola, Kyiv, 415 p.
Vennegut, B. (1960), «Electrical Theory of Tornadoes», J. Geophys. Res., Vol. 65, рр. 203–212.
Khalatov, A.A., Mochalin, Ye.V. and Dymytriieva, N.F. (2019), Osnovy teorii prymezhovoho sharu, KPI im. Ihoria Sikorskoho, Kyiv, 191 p.
Davidson, L. (2003), An introduction to turbulence models, Charmles Un-ty of Technology, Göteborg, 48 p.
Список використаної літератури:
Samoilovich A.G. On the Theory of Anisotropic Thermoelectric power in Semiconductros / A.G. Samoilovich, M.V. Nitsovich, V.M. Nitsovich // Physica. Status. Solidi. – 1966. – Р. 459–465. DOI: 10.1002/pssb.19660160210.
Samoilovich A.G. Phonon-drag effect anisotropy parameter of the thermoelectric power in n-Ge / A.G. Samoilovich, I.S. Buda // Physics Letters A. – 1968. – Vol. 28 (6). – P. 408–409. DOI: 10.1016/0375-9601(68)90463-5.
Galvanothermomagnetic effects in anisotropic media / P.I. Abanskii, I.S. Buda, I.V. Dakhovskii, A.G. Samoilovich // Physica. Status. Solidi. – 1975. – Р. 291–299. DOI: 10.1002/pssb.2220670128.
Вихор Л.М. Термоелектричні та термомагнітні методи перетворення енергії : конспект лекцій професора А.Г. Самойловича / Л.М. Вихор, О.А. Охрем, А.О. Снарський. – Чернівці : Рута, 2006. – 228 с.
Anatychuk L.I. Thermoelectricity. Vol. 1. Physics of Thermoelectricity / L.I. Anatychuk. – Kyiv, Chernivtsi : Institute of Thermoelectricity, 1998.
Anatychuk L.I. Thermoelectricity. Vol. 2. Thermoelectric power converters / L.I. Anatychuk. – Kyiv, Chernivtsi : Institute of Thermoelectricity, 2003.
Ащеулов А.А. Нові термоелектричні ефекти та елементи / А.А. Ащеулов, В.Г. Охрем, І.С. Романюк. – Чернівці : Видавничий дім «Родовід», 2015. – 228 с.
Ащеулов А.А. Анізотропні оптичні термоелементи на основі антимоніду кадмію та їх застосування / А.А. Ащеулов, І.С. Романюк. – Чернівці : Золоті литаври, 2012. – 228 с.
Metamaterials: physics and engineering explorations / in Nader Engheta and Ricchard W. Ziolkowski ed. – New Jersey : Wiley-IEEE Press, 2006. – 440 p.
Dielectric metamaterials: fundamentals, designs, and applications / in Brener Igal, Liu Sheng, Staude Isabelle and other (ed.). – Cambridge : Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, 2019. – 1st Ed. – 310 p.
Electromagnetic metamaterials: modern insights into macroscopic electromagnetic fields / in Kazuaki Sakoda ed. – Singapore : Springer, 2019. – 1st ed. – 292 p.
Metamaterials: technology and applications / Pankaj K. Choudhury ed. – New York : Boca Raton, 2021. – 1st Ed. – 408 p.
Аshcheulov A. The Phenomenon of Electroohmic Transformation / A.Аshcheulov, M.Derevianchuk, D.Lavreniuk // Physics and Chemistry of Solid State. – 2020. – № 21 (4). – Р. 743–748. DOI: 10.15330/pcss.21.4.743-748.
On the Possibility of Electrostatic Transformation by Anisotropic Dielectric Environment / А.А. Аshcheulov and other // American Journal of Engineering Research (AJER). – 2021. – Vol. 10 (7). – P. 112–118.
Ащеулов А. Анізотропний метадіелектричний перетворювач / А.Ащеулов, М.Дерев’янчук, Д.Лавренюк // Електротехніка та енергетика. – 2021. – № 4. – С. 18–27. DOI: 10.15588/1607-6761-2021-4-2.
Ashcheulov A. Effect of magnetic field concentration / A.Ashcheulov, M.Derevianchuk, D.Lavreniuk // Physics and Chemistry of Solid State. – 2022. – № 23 (1). – Р. 72–76. DOI: 10.15330/pcss.23.1.72-76.
Ashcheulov A. The phenomenon of electroomic energy conversion in anisotropic electroconductive environments / A.Ashcheulov, M.Derevianchuk, D.Lavreniuk // Physics and Chemistry of Solid State. – 2022. – № 23 (4). – Р. 693–698. DOI: 10.15330/pcss.23.4.693-698.
Аshcheulov А.А. The Phenomenon of Electric Field Energy Conversion in Anisotropic Metadielectric Media / А.А. Аshcheulov, M.Ya. Derevianchuk, D.O. Lavreniuk // American Journal of Physical Chemistry. – 2022. – Vol. 11, № 2. – P. 25–31. DOI: 10.11648/j.ajpc.20221102.11.
Ащеулов А.А. Ефект концентрації магнітного поля в анізотропних метамагнітних середовищах / А.А. Ащеулов, М.Я. Дерев’янчук, Д.О. Лавренюк // Технічна інженерія. – 2022. – № 1 (89). – Р. 116–124. DOI: 10.26642/ten-2022-1(89)-116-124.
Ashcheulov A. The method of turbulent transformation of energy / A.Ashcheulov, M.Derevianchuk, D.Lavreniuk // Engineering Reports. – 2023. DOI: 10.1002/eng2.12620.
Білокур І.П. Основи дефектоскопії / І.П. Білокур. – К. : Азимут-Україна, 2004. – 496 с.
Hirose A. Mathematical Theory of Multi-dimensionnal Thermo-electricity with Some Experimental Proofs / A.Hirose // The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan. – 1954. – № 74. – Р. 1056 [Electronic resource]. – Access mode : https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjournal1888/74/792/74_792_1056/_pdf/-char/en.
Штучний анізотропний метаматеріал : Патент України № 151159 / А.А. Ащеулов, М.Я. Дерев’янчук, Д.О. Лавренюк, І.С. Романюк. – 2022.
Nye J.F. Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices / J.F. Nye. – Oxford : Oxford University Press, 1985.
Анізотропний діелектричний трансформатор : Патент України № 146001 / А.А. Ащеулов, М.Я. Дерев’янчук, Д.О. Лавренюк, І.С. Романюк. – 2021.
Ащеулов А.А. Концентратор магнітного поля : Патент України № 141900 / А.А. Ащеулов, О.С. Веренко, Д.О. Лавренюк. – 2020.
Федорченко А.М. Теоретична фізика. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика. Т.2 / А.М. Федорченко. – Київ : Вища школа, 1993. – 415 с.
Vennegut B. Electrical Theory of Tornadoes / B.Vennegut // J. Geophys. Res. – 1960. – Vol. 65. – P. 203–212.
Халатов А.А. Основи теорії примежового шару / А.А. Халатов, Є.В. Мочалін, Н.Ф. Димитрієва. – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2019. – 191 с.
Davidson L. An introduction to turbulence models / L.Davidson. – Göteborg : Charmles Un-ty of Technology, 2003. – 48 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Анатолій Анатолійович Ащеулов, Микола Ярославович Дерев’янчук, Дмитро Олександрович Лавренюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
