Файл: Гущо Ю.П. Фазовая рельефография.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.07.2024

Просмотров: 126

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При i = 1 из (П1-20) — (П1-22) найдем:

_

________ UtPs2 cosР*

(П1-23)

Ь 'п ------ e,i +

E,d

ejshpi + e ath pdchp/

 

Udbj

(7, Pe„ COS p.-C

(Г11-24)

£ =" = — e,/ -f ead

e, sh 0/ + e, th |3 ’ch|I

 

 

C7,psa th pd sin p.t

(П1-25)

Et =

e, sh fil -f- e2 tfi Pdch p/"'

 

Подставив (П1-23)—(П1-25) в (2-40), после преобразований по­ лучим плотность электростатических сил на свободной поверхности незаряженного деформируемого слоя:

^0Е0 (eJ —‘Ез) е1е2

Щ*о (ei — ег)<У2 ( е 2 til Pd + г,)

Рп = ■ 2(e,/ + eafl()* T

4(e,slip/ + e2th.prfchp/)2

(ei — e=) PEie2

(e,i — e2d) (e, sh pi + e„ th pd ch pi)

^ fE(i (E1 — ег) s2p2 (e, — e2 th Pd)

4 (e, sh p/ e2 th pd ch p/)=

C O S p.-C - f -

(П1-26)

cos 2^x

П Р И Л О Ж Е Н И Е 2

 

Расчет плотности электростатических

сил

при объем но-поверхностном заряде

д еф орм ируем ого слоя

Если сГ| — заряд, наносимый на деформируемый слой, а 0 = 6 0 , —

заряд, оставшийся на поверхности слоя, то величину объемного заря­ да, проникающего внутрь слоя, можно определить по формуле

а — За, — а —^— .

(П2-1)

Вычислим нормальную плотность электростатических сил на по­ верхности слоя с учетом ослабляющего действия поля объемного за­ ряда при равномерном его распределении по толщине d, используя

расчетную схему рис. '2 -8.

 

можно вычислить по формуле

 

Объемную плотность заряда

 

 

 

 

а (1 — 3)

(Ш-2)

 

 

 

 

 

 

 

При

Si = e2

поверхностная

плотность электростатических сил

 

 

 

/>» =

<>( £ « + £ * * ),

(П2-3)

где Е п — поле

отраженных поверхностных зарядов; Е*п — поле соб­

ственных и отраженных объемных зарядов.

 

 

С помощью формул (П1-12)

и (П1-13) получим:

 

_

1

(£,» +

а

/

т + 2 х ,

т \

Еп ^

у

Etn) = 2^ -

^arctg----- 4 * — + « c t g

----- j .

 

 

 

 

 

 

(П2-4)

149



Нормальная составляющая напряженности поля от объемных зарядов (см. рис. 2 -8)

2а

а р

/

т +

да — 2 %

3

9 (г) Varctg “ 25---- + arctg

Подставив значения Е„ и Е*п из (П2-4) и (П2-5) равномерного объемно-поверхностного распределения лучим:

dz. (П2-5)

в (П2-3), для заряда по­

Рп = 9^71“ И 0 +

(1 S)/S],

где

А° — arctg п° + arctg 6°;

 

В0 = 2А° — 2arctg 2а° — 2 arctg 2b° +

й° In (а2 + 1 ) / ( 1 — 4/ а 0)2 +

+

6 in [(6»)= +

i]/[i

-И /(й °)а]2;

д° =

(да -]- 2.v)/4rf;

=

(да — 2х)/4d.

П Р И Л О Ж Е Н И Е ’ 3

Вывод ф ормулы для определения постоянной времени движения заряда на границе раздела двух диэлектрических слоев

Выделим на заряженной границе раздела сред 1 и 2 (см. рис. 2-1) элементарный параллелепипед с объемом

dV=dxdydz,

для которого справедливо уравнение

 

$

(ПЗ-1)

 

s

 

где 5 — поверхность

параллелепипеда; dq —adxdy— заряд

внутри

объема dV; о = о(х, у,

i) — плотность поверхностного заряда

на гра­

нице раздела сред 1 и 2 ; / — плотность тока, проходящего через по­

верхность элемента dV.

Учитывая объемные и поверхностные токи, левую часть уравне­ ния (ПЗ-!) можно представить в виде

 

ф ids = (/,/2 +

jvi) dxdy +

(js (A-+(/A-) — /sA) dtj +

 

s

 

 

 

 

+

Us Uj+dy) ~

isy) dx,

(ПЗ-2)

где

/ VI,2 ~'d V 1,2^21.2,’

jsx,y ~%sEx,y,

(ПЗ-3)

 

xvi,

Xv2 — удельные объемные электрические проводимости слоев /

и 2;

%s — удельная поверхностная

электрическая

проводимость на

границе сред 1 и 2.

 

 

 

150


Подставляя (ПЗ-2) и (ПЗ-З) в (ПЗ-1), получаем:

 

Vi^zi +

дЕх

, д Е у

da

(ПЗ-4)

дх

dlJ

~dt '

 

 

 

 

Пользуясь уравнением (ПЗ-4), можно рассчитать параметры дви­ жения заряда, если задам закон его изменения во времени и про­ странстве.

Изменение поверхностного заряда во времени достаточно точно

описывается законом

 

 

 

 

 

 

«(*, У, 0

= »1*. V ) e ~ i h -

(ПЗ-5)

Учитывая, что составляющая поля по любом оси пропорциональ­

на плотности заряда,

из (ПЗ-4)

и (ПЗ-5) найдем:

 

I

1

Х1/1^21

Р

( дЕх |

дЁ'1\

 

« (х, и)

 

— %s\^dx ^

ду )

ПР ИЛ ОЖЕ НИЕ 4

 

 

 

 

 

 

Решение задачи (3-1)—(3-7)

 

 

 

 

 

Решение задачи (3-1)— (3-7)

 

для уравнения поверхности дефор­

мируемого слоя имеет вид:

 

 

 

 

 

 

К(х,

у,

/) — £ „ +

 

 

/

СО

 

 

4

jtof

ИDil%di)ds,

(П4-1)

 

 

 

 

 

 

 

где

 

Д,

А„

 

 

Д3

Д.,

 

 

D--=

 

 

 

 

 

5д7?а+ sa7 ^ + 7д

 

 

 

sA„ ri ^ s Д0 Т2^

sA0

 

 

Д0 =

2г, {—4/п (гп2 + гf) rf +

ip/e, (m sh r ch 44 — r, ch r sh 44) +

 

+

«гг, [(/и2 -)- г,) 2 +

4rj] ch rch 44 —

 

 

— rj* [(яг2 -)- r2t)

4m2rf] sh r sh 44};

 

 

Д, = 2sktrf (m sh rch m — r, ch r sh 44);

 

 

До =

г, {2m (m- -j- Зг^) r, -)-

[2ftm s k y 2 -f-

 

 

+ («г2 +

3r\) гггг,] ch 44 ch r — [2pr, + skynr1+

 

 

+ (Зяг2 +

rf) rf\ sh 44 sh г +

Щт s k y 2

 

 

— («г2 +

3/'|) лгг,] sh 44 ch r — [2fr, + sk,mr,

 

 

 

— (3r« 2 + «T) H]ch 44 sh r};

 

 

.Дэ = 2m [m2 +

rj) [(/гг2 +

rj) ch 44 — 2rf (ch r + ch 44)];

 

Д4 =

2г, [(«г2 +

rf)2 sh 44 — 2r, («г2 -J- rf) (m sh r -j- r, sh 44) +

 

 

 

 

+ 4mrf sh r];

 

 

151


 

 

 

 

 

 

 

 

 

/г , г]

 

 

 

 

 

 

 

 

¥ , =

- / г / ^ +

( / & +

p g ? * „ ) ;

 

 

 

 

?2

 

 

уз =

г]о;

<?.,

=

/ф б ;

 

 

 

Р=

 

flli

Г)

 

n =

?g +

 

f)

г = dr,;

 

 

 

 

^ “ ''р

 

ary,

 

 

'7

l2 +

 

712;

/;i =

jj.s

|_ о

 

I

m2 =

s/ii +

'71

 

 

 

 

 

 

 

 

yW—d«;

 

 

 

 

 

 

s — параметр преобразования

 

Лапласа'по времени /;

т]— парамет

ры t преобразования

 

Фурье

соответственно

 

по

координатам х и у

ч*„ — изображение

по

Фурье

начального

возмущения поверхности

?о (я, У)\

Рог , ^ох'

F°0y

^ov> Р 0у

F0z

— изображения

по Лапласу

и Фурье функции

 

0.

 

 

У, г, 0. Foy{x, г/. z. 0.

 

Poi(x,

у,

 

 

 

Роу{х,

У, 0 . Рж(х, У-

0 . Foz(x, У, г, t).

a

1

 

f

Гsh П (г +

d)

sh in (z -\- d) "1

,

= - —

J

[ -----

}----------------да----- \ f { z ) d z ;

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b =

 

j

[ch r, (г +

d) — ch in (г +

d)J f (2 ) dz\

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( * )

- =

^

 

' • I -

 

 

 

f 0 , -

': ^ o . v +

' V S

, ;

Полученное решение можно использовать не только для анализа рельефографпческнх устройств, по и в ряде других случаев. Его мож­ но применить, например, при исследовании гравитационных и капил­ лярных волн на поверхности вязкого и упруговязкого слоев конечной к бесконечной толщины для морских, геофизических п селенофизиче­ ских [Л. 69] задач и др.

П Р И Л О Ж Е Н И Е 5

П рим ер получения расчетных ф орм ул для t,(x, у, t)

Точное уравнение свободной поверхности при £o(.v, у ) ф 0 полу­ чим из (П4-1), положив в нем объемные и поверхностные силы рав­ ными нулю:

оо

К(х, у, t) = ^ - ^ ^ K * 0R>(r, () е~‘ {lx+r,y)dldfi,

(П5-1)

— СО

 

152