VLIYaNIE POLYaRNOSTI ELEKTRODOV NA GAZODINAMIKU PLAZMY KAPILLYaRNOGO RAZRYaDA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В результате экспериментальных исследований импульсного эрозионного разряда в открытом с обоих торцов капилляре обнаружена асимметрия структуры и дисбаланс импульса плазменных струй, истекающих из противоположных торцов капилляра, разность полных давлений между которыми достигает единиц атмосфер. Анализ ударно-волновой структуры сверхзвуковых плазменных струй, результатов измерения их импульса, а также электрических параметров разряда показывает, что основной причиной наблюдаемой асимметрии является различный энерговклад на отдельных участках разряда, зависящий от ориентации внешнего электрического поля относительно направления потока и знаков градиентов присутствующих в нем неоднородностей. Градиенты давления, плотности и температуры потока, достигающие максимальных значений в окрестности торцов капилляра и скачков уплотнения, являются причиной возникновения полей поляризации. Эти поля, складываясь с внешним электрическим полем, определяют вкладываемую в разряд электрическую мощность, влияя тем самым на характеристики течения на противоположных сторонах разрядника.

About the authors

A. S Pashchina

Author for correspondence.
Email: fgrach@mail.ru

A. I Klimov

Email: fgrach@mail.ru

P. N Kazanskiy

Email: fgrach@mail.ru

References

  1. Френкель Я.И. Теория явлений атмосферного электричества. 2-е изд. М.: КомКнига, 2007. 160 с.
  2. Лебедев Ю.А. Общие вопросы прикладной плазмохимии // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. 4 / Ред. Фортов В.Е. М.: Наука, 2000. С. 331.
  3. Велихов Е.П., Голубев В.С., Пашкин С.В. Тлеющий разряд в потоке газа // УФН. 1982. Т. 137. № 5. С. 117.
  4. Велихов Е.П., Баранов В.Ю., Летохов B.C. Импульсные СО2-лазеры и их применение для разделения изо-топов. М.: Наука, 1983.
  5. Bletzinger P., Ganguly B.N., Van Wie D., Garscadden A. Plasmas in High Speed Aerodynamics // J. Phys. D. Appl. Phys. 2005. V. 38. № 4. P. R33.
  6. Herdrich G., Auweter-Kurtz M., Fertig M., Nawaz A., Petkow D. MHD Flow Control for Plasma Techno-logy Appli-cations // Vacuum. 2006. V. 80. № 11–12. P. 1167.
  7. Lapushkina T.A., Erofeev A.V. Supersonic Flow Control Via Plasma, Electric and Magnetic Impacts // Aerosp. Sci. Technol. 2017. V. 69. P. 313.
  8. Shang J.S. Recent Research in Magneto-aerodyna-mics // Prog. Aerosp. Sci. 2001. V. 37. № 1. P. 1.
  9. Chernyi G. Some Recent Results in Aerodynamic Applications of Flows with Localized Energy Addition // AIAA 1999-4819. 1999.
  10. Klimov A., Bityurin V., Brovkin V., Kuznetsov A., Leonov S., Sukovatkin N., Vystavkin N., Van Wie D.M. Optimiza-tion of Plasma Assisted Combustion // AIAA 2002-2250. 2002.
  11. Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Попов Н.А. Численное моделирование электрического разряда в сверхзвуко-вом потоке // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2008. № 4. С. 160.
  12. Beaulieu W., Bityurin V., Klimov A., Leonov S., Pashchina A.S., Timofeev B. Plasma Aerodynamic WT Tests with 1/6 Scale Model of Nose Part of F-15 // I Int. Workshop Perspectives of MHD and Plasma Technologies in Aerospace Applications / Ed. Bityurin V.A. Moscow, Russia: IVTAN, 1999. P. 44.
  13. Мишин Г.И., Серов Ю.Л., Явор И.П. Обтекание сферы при сверхзвуковом движении в газоразрядной плазме // Письма в ЖТФ. 1991. Т. 17. № 11. С. 65.
  14. Bityurin V., Klimov A. Non-Thermal Plasma Aerodynamics Effects // AIAA 2005-0978. 2005.
  15. Bityurin V., Bocharov A., Klimov A., Leonov S. Analysis of Non-Thermal Plasma Aerodynamics Effects // AIAA 2006-1209. 2006.
  16. Kolesnichenko Y.F., Brovkin V.G., Leonov S.B., Krylov A.A., Lashkov V.A., Mashek I.C., Gorynya A.A., Ryvkin M.I. Influence of Differently Organized Microwave Discharge on AD-Body Characteristics in Supersonic Flow // AIAA 2001-3060. 2001.
  17. Алферов В.П., Дмитриев Л.М. Электрический разряд в потоке газа при наличии градиентов плотности // ТВТ. 1985. Т. 23. № 4. С. 677.
  18. Знаменская И.А., Коротеев Д.А., Попов Н.А. Наносекундный сильноточный разряд в сверхзвуковом потоке газа // ТВТ. 2005. Т. 43. № 6. С. 820.
  19. Kosarev I.N., Starikovskiy A.Y., Aleksandrov N.L. Development of High-voltage Nanosecond Discharge in Strongly Non-uniform Gas // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. № 1. P. 015005.
  20. Jaffrin M.Y. Shock Structure in a Partially Ionized Gas // Phys. Fluids. 1965. V. 8. № 4. P. 606.
  21. Zel’dovich Y.B., Raizer Y.P. Physics of Shock Waves and High-temperature Hydrodynamic Phenomena / Ed. Hayes W.D., Probstein R.F. N.Y.: Acad. Press, 1967. 451 p.
  22. Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В., Шелемина В.М. Исследование самосжатого разряда с осевым про-дувом токового канала плазмой // ЖТФ. 1975. Т. 45. № 9. С. 2011.
  23. Демидов М.И., Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В., Шелемина В.М. О неустойчивости капиллярного разряда с испаряющейся стенкой // ТВТ. 1971. Т. 9. № 5. С. 890.
  24. Белов С.Н., Жилин А.Н., Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В. Магнитогазодинамический режим сильноточного капиллярного разряда // ТВТ. 1978. Т. 16. № 3. С. 473.
  25. Пащина А.С., Ефимов А.В., Чиннов В.Ф. Оптические исследования многокомпонентной плазмы капилляр-ного разряда. Сверхзвуковой режим истечения // ТВТ. 2017. Т. 55. № 5. С. 669.
  26. Pashchina A.S. Measurements of Electron Number Density and Temperature in a Supersonic Plasma Jet by Opti-cal Emission Spectroscopy // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2100. № 1. P. 012003.
  27. Pashchina A.S., Chinnov V.F. The Influence of the Geometry and Power of a Pulsed Capillary Discharge on the Properties of Erosive Plasma // J. Phys. Conf. Ser. 2018. V. 1112. P. 012012.
  28. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. М.: Наука, 1989. С. 157, 207.
  29. Брон О.Б., Сушков Л.К. Потоки плазмы в электрической дуге выключающих аппаратов. Л.: Энергия, 1975. 212 с.
  30. Минько Л.Я. Получение и исследование импульсных плазменных потоков. Минск: Наука и техника, 1970. 184 с.
  31. Franquet E., Perrier V., Gibout S., Bruel P. Free Underexpanded Jets in a Quiescent Medium: A Review // Prog. Aerosp. Sci. 2015. V. 77. P. 25.
  32. Лукьянов Г.А. Сверхзвуковые струи плазмы. Л.: Машиностроение, 1985. 264 с.
  33. Lewis C.H., Carlson D.J. Normal Shock Location in Underexpanded Gas and Gas-Particle Jets // AIAA J. 1964. V. 2. № 4. P. 776.
  34. Pashchina A.S. The Influence of Spatial Inhomogeneity of Pulsed Capillary Discharge on the Gas Dynamics of Multicomponent Plasma // J. Phys. Conf. Ser. 2018. V. 1112. № 1. P. 012013.
  35. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1991. 600 с.
  36. Belov S.N. Axial Distribution of Plasma Parameters in a Capillary Discharge with a Vaporizing Wall // J. Appl. Spectrosc. 1978. V. 28. № 4. P. 412.
  37. Raizer Y.P. Gas Discharge Physics. 1st ed. / Ed. Allen J.E. Berlin: Springer-Verlag, 1991. 449 p.
  38. Вулис Л.А. Термодинамика газовых потоков. М.: Госэнергоиздат, 1950. 304 с.
  39. Klimov A., Bityurin V., Charitonov A., Fokeev V., Shakarov A., Vystavkin N., Kuznetsov A. Shock Wave Propaga-tion Through Non-equilibrium Cluster Plasma // AIAA 2002-0639. 2002.
  40. Finkelnburg W., Maecker H. Elektrische Bögen und thermisches Plasma // Handbuch der Physik. 1956. Bd. XXII. S. 254.
  41. Maecker H. Plasmaströmungen in Lichtbögen infolge eigenmagnetischer Kompression // Zeitschrift für Phys. 1955. Bd. 141. № 1–2. S. 198.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).