Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

HYDROMECHANICS OF FLUID IN NANO-TYPE SYSTEMS WITH REGARD TO QUANTUM-MECHANICAL EFFECTS

Aliyev G.G. 1 Aliev A.G. 2
1 Institute of Mathematics and Mechanics of the National Academy of Sciences of Azerbaijan
2 Azerbaijan State Oil and Industry University
1739 KB
Mechanism of the parietal physical field effect existing between a solid and fluid in a lower-dimensional (nano-type) system is revealed; the dependence of the variability of the density of ideal fluid on the function of the electronic field in depth in a nano-type tube is suggested; the determining equations of hydromechanics of ideal fluid with regard the parietal physical field effect in lower-dimensional systems (nano-type) are established; the generalized Bernoulli equation with respect to parietal physical field effect is given; the essential quality and quantity effect of parietal physical field phenomenon on ideal fluid hydrodynamics in low dimensional systems was shown.
nanosystem
nanotube
lower-dimensional system
mechanism of parietal physical field
parietal electronic field
hydrodynamics of fluid in nanotype system
dependence of fluid density on parietal physical field

Цель исследования

В статье установлена причинность явления превращения однородной жидкости в неоднородную в низкоразмерных системах, которая связана с величиной плотности воздействия проникающегося вглубь напряженности физического поля al02.wmf. Предложена физико-математическая модель зависимости изменяемости механических характеристик плотности ρ(x) и вязкости μ(x) от напряженности физического поля al03.wmf в низкоразмерной системе в виде [1, 2]:

al04.wmf, al05.wmf (1)

где al06.wmf, al07.wmf, al08.wmf

Учитывая вышеизложенные квантово-механические эффекты создана теория гидродинамики идеальной и вязкой жидкости в низкоразмерных системах 10–9 м ≤ h ≤10–4 м.

О качественном и количественном влиянии напряженности физического поля возникающего на границе «твердое тело-жидкость» в задачах гидромеханики в низкоразмерных системах

Рассмотрим низкоразмерную трубку радиусом R0 заполняемую жидкостью объемом V0. Определим высоту на которую поднимется жидкость в трубке, а также, как изменится характеристика массы жидкости за счет образования пустого пространства между твердым телом и жидкостью и влияния изменяемости плотности жидкости.

За счет влияния пристеночного физического поля радиус жидкости Rж, величина пустого пространства между стенкой и жидкостью Δ, а также, изменяемость плотности жидкости будут равны [1-4]:

al09.wmf, al10.wmf,

al11.wmf (2)

При этих условиях нами установлены следующие новые механические эффекты:

– за счет образования только пустого пространства высота подъема жидкости в трубке будет al12.wmf, а соответствующая ей выдавленная масса – al13.wmf,

– высота подъема жидкости в трубке, возникающая только за счет изменения плотности жидкости высота подъема жидкости в трубке будет al14.wmf, а соответствующая ей выдавленная масса жидкости будет равна – al15.wmf.

Таким образом, за счет суммарного влияния квантово-механических эффектов подъем жидкости по длине низкоразмерной трубки будет al16.wmf, а соответствующая ей выдавленная масса будет равна al17.wmf.

Определяющие уравнения гидродинамики вязкой жидкости с учетом квантово-механических эффектов в низкоразмерных системах

Учитывая квантово-механические эффекты, имеющие место между твердой стенкой и жидкостью и их проникающую способность вглубь жидкости, предложены следующие обобщенные уравнения Навье-Стокса движения вязкой жидкости в низкоразмерных системах [1-2]:

– уравнения движения сжимаемой вязкой жидкости в декартовых координатах:

al18.wmf (3)

– уравнение неразрывности вида:

al19.wmf, для al20.wmf, al21.wmf (4)

Здесь при x = x0, al22.wmf; при al23.wmf, al24.wmf; al25.wmf – экспериментально заданная линейная функция; al26.wmf – коэффициент кинематической вязкости жидкости.

Движение несжимаемой вязкой жидкости между двумя параллельными пластинами в низкоразмерных системах

Граничная задача ламинарного течения несжимаемой вязкой жидкости между двумя неподвижными параллельными плоскими стенками, находящимися на расстоянии h друг от друга (10–9 м ≤ h ≤10–4 м) будет в видe [2]:

al28.wmf

для al29.wmf (5)

al30.wmf, для al31.wmf (6)

Граничные условия:

al32.wmf,

al33.wmf при al34.wmf (7)

В этом случае распределение скорости движения вязкой жидкости в щели шириной h между двумя плоскими пластинами толщиной h будет в виде:

– в тонком слое (al36.wmf) в виде:

al37.wmf (8)

– в тонком слое (al38.wmf) в виде:

al39.wmf, (al40.wmf). (9)

Выводы

Отсюда видно, что течение вязкой жидкости в щели представляет собою течение стратифицированной жидкости. Установлен, также, характер распределения скорости по высоте в виде:

al41.wmf (10)

Во-вторых, установлено, что кванто-механические эффекты в низкоразмерной щели увеличивают среднюю скорость движения жидкости в два раза по сравнению с классическим его значением, т.е. al42.wmf.