Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.15372/PMTF20210121

Ключевые слова: liquid crystal, Cosserat continuum, moment interactions, dynamics, electric field, жидкий кристалл, континуум Коссера, моментные взаимодействия, динамика, электрическое поле

Аннотация: Исследуются динамические процессы в жидких кристаллах с помощью упрощенной математической модели, в рамках которой жидкий кристалл рассматривается как мелкодисперсная сплошная среда с вращающимися частицами, обладающая упругим сопротивлением деформации объема и вязкоупругим сопротивлением повороту частиц. Изучается колебательный режим вращательного движения, описываемый уравнением Клейна - Гордона для касательного напряжения. Учитываются моментные взаимодействия частиц за счет неоднородности поля поворотов. Анализируются дисперсионные свойства, описываемые системой двух уравнений для касательного напряжения и угловой скорости. На основе этих уравнений численно исследуется поле углов поворотов в жидком кристалле под действием касательного напряжения, вызванного тепловым расширением металлической обкладки на границе области, занятой жидким кристаллом. Рассматривается задача о возмущении протяженного слоя жидкого кристалла 5ЦБ электрическим полем, которое создается зарядами на пластинах-обкладках конденсатора, расположенных периодически вдоль слоя. В явном виде выделяются особенности электрического потенциала на краях пластин. Приводятся результаты расчетов, воспроизводящие эффект Фредерикса в жидкокристаллическом слое. We study dynamic processes in liquid crystals using a simplified mathematical model in which a liquid crystal is considered as a finely dispersed continuous medium with rotating particles which has elastic resistance to volume deformation and viscoelastic resistance to relative rotation of the particles. The oscillatory regime of rotational motion described by the Klein-Gordon equation for tangential stress is studied. Moment interactions of particles due to the inhomogeneity of the rotation field are taken into account. The dispersion properties of a subsystem of two equations for tangential stress and angular velocity are investigated. These equations are used to numerically analyze the rotation field in the liquid crystal under the action of tangential stress caused by the thermal expansion of a metal plate at the boundary. We consider the problem of perturbation of an extended layer of a 5CB liquid crystal by means of an electric field generated by charges on capacitor plates located periodically along the layer. Singularities of the electric potential at the ends of the capacitor plates are selected explicitly. Some results of computations simulating the Fréedericksz effect in the liquid crystal layer are presented.

Журнал: Прикладная механика и техническая физика

Выпуск журнала: Т. 62, № 1

Номера страниц: 193-206

ISSN журнала: 08695032

Место издания: Новосибирск

Издатель: Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, Сибирское отделение РАН

• Садовский Владимир Михайлович (Институт вычислительного моделирования СО РАН)
• Садовская Оксана Викторовна (Институт вычислительного моделирования СО РАН)
• Смолехо Ирина Владимировна (Институт вычислительного моделирования СО РАН)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)