经历电辅助离子蒸发的离子液体弯月面的发射特性、结构与稳定性
流体动力学
2021-09-28 v1
摘要
本文采用轴对称几何下稳态、含场增强热电子发射的电流体动力学模型，模拟了经历离子蒸发的电应力离子液体弯月面的特性与结构。作为外部背景场、弯月面尺寸、水力阻抗和液体温度的函数，对解进行了探究。研究发现，发射弯月面的静态稳定解受限于一组条件：最小水力阻抗、最大电流输出，以及使弯月面半径在 0.5–3 微米时达到最大的窄背景场范围。当承载弯月面的电极邻近电场所对应的电场压力超过与弯月面同尺寸球体的表面张力应力的两倍时，静态稳定性丧失。初步研究表明该极限具有普适性，因而与大多数离子液体性质、储层压力、水力阻抗或温度无关，并可解释实验中观测到的稳态离子源分叉为两个或更多发射位点的现象。发射区附近的欧姆加热提高了液体温度，发现其对准确描述稳定性边界十分重要。在水力阻抗恒定时，温升不影响电流输出。该现象被认为源于更高电导率所增强的界面电荷弛豫。耗散的欧姆能量主要传导至电极壁。壁面相较液体更高的热扩散率，使离子源能够在稳态下运行而不发生加热。
引用
@article{arxiv.2109.12274,
title = {The emission properties, structure and stability of ionic liquid menisci undergoing electrically-assisted ion evaporation},
author = {Ximo Gallud and Paulo C. Lozano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.12274},
year = {2021}
}