Numerical Analysis of the Influence of Evaporation of the High- and Low-Melting-Point Anode Materials on Parameters of a Microarc Discharge

A. I. Saifutdinov; Сайфутдинов А. И.; N. P. Germanov; Германов Н. П.; A. R. Sorokina; Сорокина А. Р.; A. A. Saifutdinova; Сайфутдинова А. А.

doi:10.31857/S0367292123600589

Численное исследование влияния испарения материала тугоплавкого и нетугоплавкого анода на параметры микродугового разряда

Авторы: Сайфутдинов А.И.¹, Германов Н.П.¹, Сорокина А.Р.¹, Сайфутдинова А.А.¹
Учреждения:
1. Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ
Выпуск: Том 49, № 10 (2023)
Страницы: 982-994
Раздел: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ С ПОВЕРХНОСТЯМИ
URL: https://journals.rcsi.science/0367-2921/article/view/232783
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600589
EDN: https://elibrary.ru/EQFVDB
ID: 232783

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты численных исследований по влиянию испарения материала анода на основные характеристики дугового разряда. Расчеты проведены для дуги в буферном инертном газе – гелии с тугоплавким (на примере графита) и нетугоплавким (на примере меди) анодом. Представлены зависимости основных параметров дугового разряда от плотности тока. Показано, что при достижении температуры плавления поверхности анода наблюдается интенсивное испарение частиц анода в разрядный промежуток. Происходит смена плазмообразующего иона, т.е. доминирующим сортом ионов становится ион углерода в случае графитового анода, или ион меди – в случае медного. При этом на зависимости напряжения от плотности тока (ВАХ) разряда наблюдается скачок потенциала. Для различных значений точек на ВАХ представлены распределения основных параметров плазмы вдоль разрядного промежутка.

Ключевые слова

микродуговой разряд в гелии, численные расчеты, параметры плазмы, графитовый или медный электроды, плавления и испарение анода, скачок потенциала

Список литературы

Райзер Ю.П. Физика газового разряда, М.: Интеллект, 2009.
Рохлин Г.Н. Разрядные источники света. М.: Энергоатомиздат, 1991. 720 с.
Fridman A., Gutsol A., Cho Y.I. Non-thermal atmospheric pressure plasma Advances in Heat Transfer ed A. Fridman, Y. Cho, A. George and A. B.-C. Greene. New York: Acad. Press, 2007.
Qin B., Zhang T., Chen H., Ma Y. // Carbon. 2016. T. 102. C. 494.
Park Y.S., Kodama S., Sekiguchi H. // Nanomaterials. 2021. T. 11. № 9. C. 2214.
Vekselman V., Raitses Y., Shneider M.N. // Physical Review E. 2019. T. 99. № 6. C. 063205.
Timerkaev B.A., Kaleeva A.A., Timerkaeva D.B., Saifutdinov A.I. // High Energy Chemistry. 2019. T. 53. C. 390.
Shavelkina M.B., Ivanov P.P., Bocharov A.N., Ami-rov R.H. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2021. T. 41. C. 171.
Nowack M., Leidich S., Reuter D., Kurth S., Kuech-ler M., Bertz A., Gessner T. // Sensors and Actuators A: Physical. 2012. T. 188. C. 495.
Jhavar S., Paul C.P., Jain N.K. // Jom. 2016. T. 68. C. 1801.
Keidar M., Beilis I.I. // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. 103304
Lebouvier A., Iwarere S.A., Ramjugernath D., Fulche-ri L. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2013. V. 46. № 14. P. 145203.
Timofeev N.A., Sukhomlinov V.S., Zissis G., Mukharae-va I.Yu., Mikhaylov D.V., Mustafaev A.S., Dupuis P., Solikhov D.Q., Borodina V.S. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2021. V. 49. № 8. P. 2387.
Maharaj A., D’Angola A., Colonna G., Iwarere S.A. // Frontiers in Physics. 2021. V. 9. C. 652.
Musielok J. // Contributions to Plasma Physics. 1977. V. 17. P. 135.
Cram L.E., Poladian L., Roumeliotis G. // Journal of Physics D: Applied Physics. 1988. V. 21. P. 418.
Almeida N.A., Benilov M.S., Naidis G.V. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. V. 41. № 24. P. 245201.
Almeida N.A., Benilov M.S., Hechtfischer U., Nai-dis G.V. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. V. 42. № 4. P. 045210.
Kolev S., Bogaerts A.A. // Plasma Sources Science and Technology. 2014. V. 24. № 1. P. 015025.
Saifutdinov A.I., Fairushin I.I., Kashapov N.F. / JETP Letters. 2016. V. 104. № 3. P. 180.
Eliseev S.I., Kudryavtsev A.A., Liu H., Ning Zh., Yu D., Chirtsov A.S. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2016. V. 44. № 11. P. 2536.
Semenov I.L., Krivtsun I.V., Reisgen U. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2016. V. 49. № 10. P. 105204.
Almeida N.A., Cunha M.D., Benilov M.S. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2017. V. 50. № 38. P. 385203.
Kolev S., Sun S., Trenchev G., Wang W., Wang H., Bogaerts A. // Plasma Processes and Polymers. 2017. V. 14. № 4-5. C. 1600110.
Khrabry A., Kaganovich I.D., Nemchinsky V., Khodak A. // Physics of Plasmas. 2018. V. 25. № 1.
Khrabry A., Kaganovich I.D., Nemchinsky V., Khodak A. // Physics of Plasmas. 2018. V. 25. № 1. P. 013522
Baeva M., Loffhagen D., Becker M. M., Uhrlandt D. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2019. V. 39. № 4. C. 949.
Baeva M., Loffhagen D., Uhrlandt D. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2019. V. 39. № 6. C. 1359.
Benilov M.S. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2019. V. 53. № 1. C. 013002.
Saifutdinov A.I., Timerkaev B.A., Saifutdinova A.A. // JETP Letters. 2020. V. 112. 7. P. 405.
Saifutdinov A.I. // Journal of Applied Physics. 2021. V. 129. № 9. P. 093302.
Saifutdinov A.I. // Plasma Sources Science and Technology. 2022. V. 31. № 9. P. 094008.
Baeva M., Benilov M.S., Zhu T., Testrich H., Kewitz T., Foest R. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2022. V. 55. № 36. P. 365202.
Santos D.F.N., Almeida N.A., Lisnyak M., Gonnet J.P., Benilov M.S. // Physics of Plasmas. 2022. T. 29. № 4. P. 043503.
Baeva M., Methling R., Uhrlandt D. // Plasma Physics and Technology. 2021. V. 8. № 1. P. 1.
Wang W.Z., Rong M.Z., Murphy A.B., Yi Wu, Spen-cer J.W., Yan J.D., Michael T., C Fang // Journal of Physics D: Applied Physics. 2011. V. 44. № 35. P. 355207.
Cressault Y., Murphy A.B., Teulet Ph., Gleizes A. Schnick M. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2013. V. 46. № 41. C. 415207.
Кнаке О., Странский И.Н. // Успехи физических наук. 1959. V. 68. № 6. С. 261.
Thorn R.J., Winslow G.H. // The Journal of Chemical Physics. 1957. V. 26. № 1. P. 186.
Nielsen T., Kaddani A., Benilov M.S. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2001. V. 34(13) P. 2016.
Nemchinsky V. // Journal of Applied Physics. 2021. V. 130. № 10. P. 103304.
Kutasi K., Hartmann P., Donkó Z. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2001. V. 34. № 23. P. 3368.
Kutasi K., Hartmann P., Bánó G., Donkó Z. // Plasma Sources Science and Technology. 2005. V. 14. № 2. P. S1.
Богданов Е. А., Капустин К.Д., Кудрявцев А.А., Чирцов А.С. // Журнал технической физики. 2010. Т. 80. № 10. С. 41.
Wang Q., Economou D.J., Donnelly V.M. // Journal of Applied Physics. 2006. V. 100. № 2. P. 023301.
Deloche R., Monchicourt P., Cheret M., Lambert F. // Physical Review A. 1976. V. 13. № 3. P. 1140.
Saifutdinov A.I., Sorokina A.R., Boldysheva V.K., Latypov E.R., Saifutdinova A.A. // High Energy Chemistry. 2022. V. 56. № 6. C. 477.
Mansour A.R., Hara K. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2019. T. 52. № 10. C. 105204.
Bogaerts A., Gijbels R., Carman R. // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 1998. V. 53. № 12. P. 1679.
Bogaerts A., Gijbels R. // Journal of Applied Physics. 2002. T. 92. № 11. C. 6408.