Summary
The electrohydrodynamic stability of a fluid layer bounded from above and below by two different fluids is studied. The dielectric fluids are stressed by gravity force and tangential electric field. It is shown that the two interfaces are governed by two simultaneous second-order differential equations. Stability conditions for the interfaces are obtained. The tangential field plays a stabilizing role and can be used to suppress the instability of the system at a given wave number. Some special cases are also discussed.
Riassunto
Si studia la stabilità elettrodinamica di uno strato di fluido limitato dall'alto e dal basso da due fluidi diversi. I fluidi dielettrici sono evidenziati dalla forza di gravità e dal campo elettrico tangente. Si mostra che le due interfaccie sono regolate da due equazioni differenziali simultanee di second'ordine. Si ottengono condizioni di stabilità per le interfacce. Il campo tangente svolge un ruolo stabilizzante e può essere usato per sopprimere l'instabilità del sistema ad un definito numero d'onde. Si discutono anche alcuni casi speciali.
Резюме
Исследуется электрогидродинамическая устойчивость слоя жидкости, расположенного между двумя различными жидкостями. Диэлектрические жидкости подвергаются действию гравитационной силы и тангенциального электрического поля. Показывается, что две границы раздела определяются двумя совместными дифференциальными уравнениями второго порядка. Получаются условия устойчивости границ. Тангенциальное поле играет стабилизируюшую роль и может быть использовано для подавления неустойчивости системы при заданном волновом числе. Также обсуждаются некоторые специальные случаи.
Similar content being viewed by others
References
D. J. Wollkind andJ. I. D. Alexander:Math. Mod.,2, 319 (1981).
D. J. Wollkind andJ. I. D. Alexander:SIAM J. Appl. Math.,42, 1276 (1982).
H. A. Pohl:Dielectrophoresis, Cambridge Monographs on Physics (Cambridge University Press, Cambridge, 1978).
M. Zembala andJ. Czarnecki:J. Colloid Interface Sci.,89, 1 (1982).
Yu. Chizmadzhev, V. Arakelyan andV. Pastushenko:Bioleectrochem. Bioenerg.,6, 63 (1979).
H. T. Tien:J. Gen. Biophys.,52, 125 (1968). AlsoJ. N. Israelachvili, S. Marcelja andR. C. Horn:Q. Rev. Biophys.,13, 19 (1980).
M. C. Raff:Sci. Am.,234, 30 (1976). AlsoM. J. Osborn andD. E. Koppel:Nature (London),283, 346 (1980).
H. Wendel, P. M. Bisch andD. Gallez:Colloid Polym. Sci.,260, 425 (1982).
U. Zimmermann:Biochim. Biophys. Acta,694, 227 (1982).
E. Neumann, M. Schafer-Ridder, Y. Wang andP. H. Hofschneider:EMBO J.1, 841 (1982).
J. M. Crowley:Biophys. J.,13, 711 (1973).
E. Neumann andK. Rosenheck:J. Membr. Biol.,10, 279 (1972).
U. Zimmermann, G. Pilwat, F. Beckers andF. Riemann:Bioelectrochem. Bioenerg.,3, 58 (1976).
S. P. Akeson andH. C. Mel:Biophys. J.,33, 760 (1981).
B. U. Felderhof:J. Chem. Phys.,49, 44 (1968).
B. U. Felderhof:J. Chem. Phys.,48, 1178 (1968).
S. Sche andH. M. Fijnaut:Surf. Sci.,76, 186 (1978).
E. Ruckenstein andK. K. Jain:J. Chem. Soc. Faraday Trans.,2, 70, 132 (1974).
J. Lucassen, M. van den Temple, A. Vrij andF. Th. Hesselink:Proc. K. Ned. Akad. Wet. B,73, 109 (1970).
D. Gallez, P. M. Bisch andH. Wendel:J. Colloid Interface Sci.,92, 121 (1983).
H. Wendel, D. Gallez andM. Bisch:J. Colloid Interface Sci.,84, 1 (1981).
P. M. Bisch, H. Wendel andD. Gallez:J. Colloid Interface Sci.,92, 105 (1983).
M. Prevost, D. Gallez andA. Sanfeld:J. Chem. Soc. Faraday Trans.,2, 79, 961 (1983).
C. Maldarelli andR. K. Jain:J. Colloid Interface Sci.,90, 233 (1982).
C. Maldarelli andR. K. Jain:J. Cololid Interface Sci.,90, 263 (1982).
R. E. Zelazo andJ. R. Melcher:Phys. Fluids,17, 16 (1974).
F. D. Ketter andJ. R. Melcher:Phys. Fluids,11, 2179 (1968).
J. M. Crowley:Phys. Fluids,10, 1170 (1967).
D. H. Michael andM. E. O'Neill:J. Fluid Mech.,41, 571 (1970).
A. A. Mohamed andN. T. El Dabe:Proc. Math. Phys. Soc. Egypt,45, 53 (1978).
N. T. El Dabe, E. F. El Shehawey, G. M. Motimid andA. A. Mohamed:Electrohydrodynamic stability of two cylindrical interfaces under the influence of a tangenitial periodic electric field, to appear inJ. Math. Phys.
S. Chandrasekhar:Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability (Oxford University Press, Oxford, 1961).
J. R. Melcher:Field Coupled Surface Waves (MIT. Press, Cambridge, Mass., 1963).
A. A. Mohamed andE. F. El Shehawey:J. Fluid Mech.,129, 473 (1983).
A. A. Mohamed andE. F. El Shehawey:Phys. Fluids,26, 1724 (1983).
A. A. Mohamed andN. K. Nayyar:Nuovo Cimento B,16, 286 (1973).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
El Shehawey, S.F., El Dib, Y.O. & Mohamed, A.E.M.A. Electrohydrodynamic stability of a fluid layer. Il Nuovo Cimento D 6, 291–308 (1985). https://doi.org/10.1007/BF02450689
Received:
Revised:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02450689