Electrohydrodynamic Plumes in Point-plane Geometry

ABSTRACT We examine the flow organization induced by charge injection from a needle of small radius of curvature into an insulating dielectric liquid. Experimental results are presented for the electrical current as a function of the point-plane distance and of the applied voltage. Schlieren visualization reveals the existence of very thin plumes which are slightly vacillating. An approximate analysis of the laminar plume is developed which takes into account the finite but very thin axial region where charge is confined. A classical type of asymptotic treatment results in a set of ordinary differential equations, provided the current and the field distribution are known. A new expression for the order of magnitude of the liquid velocity is proposed which leads to estimates of the radius a of the charge core and the typical radial scale 6 of the velocity profile. For a gap spacing d, these estimates are of the order of 10-3d and 10-2d which confirm the thinness of such charge plumes

Instabilité électrohydrodynamique due à l'injection d'ions à la surface libre d'un liquide isolant

We study experimentally the electrohydrodynamic instability of a plane layer of insulating liquid subjected to ion injection when one boundary is rigid and the other one is the free surface of the liquid (ion injection into the liquid is produced by a corona discharge in air). Linear and non-linear instability criteria are obtained and compared to existing theories. Visual observations evidence the convective structure (in the form of hexagonal cells) which, in some conditions, is restricted to only part of the layer subjected to the injection.Nous présentons une étude expérimentale de l'instabilité électrohydrodynamique d'une couche plane de liquide isolant soumise à une injection d'ions sur la surface libre (ions produits par une décharge couronne dans l'air). Les critères linéaire et non linéaire d'instabilité sont déterminés et comparés aux théories existantes. La visualisation du mouvement met en évidence une structure convective sous forme de cellules hexagonales qui, dans certaines conditions, est restreinte à une partie seulement de la couche liquide soumise à l'injection

Distorsion d'un film nématique dans un champ magnétique presque parallèle à l'axe optique

We discuss in this letter the orientation effect of a planar nematic film in a magnetic field H nearly parallel to the optical axis. The asymptotic behavior in large fields as well as the general shape of the variation of the orientation with H are correctly described by measurements of optical birefringence.On étudie la distorsion de l'orientation d'un film nématique sous l'action d'un champ magnétique presque parallèle à l'axe moléculaire. Le comportement asymptotique en H-1 en champs élevés, ainsi que la forme générale de la variation en champ sont bien vérifiés par des mesures de biréfringence optique

Determination of charge mobility in He gas from current-voltage measurements in point-plane geometry

International audienc

Panaches chargés résultant de l'injection d'ions dans un liquide isolant par une lame ou une pointe placée en face d'un plan

When applying a high enough potential difference to a blade or a point opposite a plane in an insulating liquid, an injection of ions is produced in that liquid. The Coulomb force due to the action of the electric field on the space charge, plays a role analogous to buoyancy in thermal convection. It induces a convection which takes the form of a charged plume going from blade to plane. Following what has been done in the thermal case, simple models in geometries with planar or axial symmetry are presented which give the width and the characteristic velocity of these plumes in both laminar and turbulent cases. We report also on a preliminary flow visualization in blade-plane geometry using Schlieren observation technique. This experiment suggests the plume is laminar.Une lame (ou une pointe) acérée placée dans un liquide isolant en face d'un plan produit, lorsqu'on applique une différence de potentiel suffisante, une injection d'ions dans ce liquide. La force électrique de Coulomb résultant de l'action du champ électrique sur la charge d'espace ainsi créée joue un rôle analogue à la poussée d'Archimède en convection thermique et produit une convection sous la forme d'un panache chargé se dirigeant de la lame vers le plan. Des modélisations simples, calquées sur le cas thermique, en géométrie bidimensionnelle (lame-plan) et à symétrie de révolution (pointe-plan) permettent d'obtenir largeur et vitesse caractéristique de ces panaches dans le cas turbulent ainsi que dans le cas laminaire. On a effectué une expérience préliminaire en géométrie lame-plan et on discute des observations faites par strioscopie. Celles-ci suggèrent que l'on est en présence d'un panache laminaire

Dimension of strange attractors : an experimental determination for the chaotic regime of two convective systems

We have determined the dynamical characteristics of the chaotic regimes encountered in two convective instability problems (Rayleigh-Bénard and E.H.D. unipolar ion injection) by studying the reconstructed trajectory in the phase space obtained from experimental data. We show that these trajectories do indeed correspond to attractors, whose fractal dimension low value is clealy evidenced.Les caractéristiques dynamiques de régimes chaotiques rencontrés dans deux instabilités convectives (Rayleigh-Bénard et injection unipolaire d'ions) sont déterminées en étudiant la trajectoire reconstituée dans l'espace des phases à partir des enregistrements expérimentaux. On montre que ces trajectoires correspondent à des attracteurs dont la dimension fractale, de faible valeur, est clairement mise en évidence