Supersonic Gas Flow in a Plane Channel with a Normal Glow Discharge in the Magnetic Field

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The results of numerical study of the interaction of supersonic molecular nitrogen flow with a normal glow discharge in a magnetic field at velocities M = 2 and 5 and a pressure of 0.6 Torr are given. It is shown that, depending on the polarization of the magnetic field induction vector, the magnetic field can both accelerate and slow down the motion of the discharge current column in gas flow. When there is no magnetic field, the normal glow discharge is not carried away by the flow, but moves at a noticeably lower velocity. This is a consequence of the influence of the gas boundary layers near the surfaces and a delay in the rate of ionization processes in the electric current column of gas-discharge plasma relative to the velocity of motion of the neutral gas that penetrates the discharge.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

S. Surzhikov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: surg@ipmnet.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Гладуш Г.Г., Самохин А.А. Численное исследование шнурования тока на электродах в тлеющем разряде // ПМТФ. 1981. № 5. С.15–23.
  2. Райзер Ю.П., Суржиков С.Т. Двумерная структура нормального тлеющего разряда и роль диффузии в формировании катодного и анодного пятен // Теплофизика высоких температур. 1988. Т.25. № 3. С.428–435.
  3. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 591 с.
  4. Суржиков С.Т., Райзер Ю.П. Еще раз о природе эффекта нормальной плотности тока на катоде тлеющего разряда//Письма в ЖТФ. 1987. Т.13. №8. С.452-456
  5. Surzhikov S.T., Shang J.S. Two-component plasma model for two-dimensional glow discharge in magnetic field //Journal of Computational Physics. 2004. 199. pp.437-464.
  6. Surzhikov S.T., Shang J.S. Normal Glow Discharge in Axial Magnetic Field// Plasma Sources Sciences and Technology. 2014, Vol.23. 054017.
  7. Гуськов О.В., Копченов В.И., Липатов И.И., Острась В.Н., Старухин В.П. Процессы торможения сверхзвуковых течений в каналах. М.: Физматлит, 2008. 168 с.
  8. Surzhikov S.T. Theoretical and Computational Physics of Gas Discharge Phenomena. A Mathematical Introduction, 2nd ed. de Gruyter: Berlin, 2020, 537 p.
  9. Суржиков С.Т. Диффузионно-дрейфовая модель поверхностного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа//Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2024. №1. С.145–162.
  10. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1989. 504 с.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Calculation scheme of normal glow discharge in a flat channel with gas flow.

Жүктеу (66KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Electrodynamic structure of a normal glow discharge in a quiescent gas: (a) volume concentration of electrons (ZE = ne / n0) and (b) ions (ZI = ni / n0), (c) electric potential (Fi = φ / ε), (d) modulus of electric field strength in V/cm (EfieldM = |E|), (e) volume rate of birth of electron-ion pairs in 1/(cm3s) (Rate_Ioniz = ω). The white box shows the region of the initial approximation of the quasi-neutral plasma configuration. Hereinafter n0 = 109 cm-3.

Жүктеу (368KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Gas dynamics of a flat channel at M = 5: a) - Mach numbers, b) - temperature in K, c) - pressure in Torr, d) - density (Ro = ρ / ρin).

Жүктеу (317KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Distribution of electron (a, b, c) and ion (d, e, f) concentrations at successive moments of time t = 25.2 ms (a, d), 76.8 ms (b, e) and 107 ms (c, f) of motion of a normal glow discharge in a magnetic field Bz = -0.01 Tesla without gas flow.

Жүктеу (454KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Distribution of electric field strength (a, b, c) and ionisation rate (d, e, f) at successive time moments t = 25.2 ms (a, d), 76.8 ms (b, e) and 107 ms (c, f) of motion of a normal glow discharge in a magnetic field Bz = -0.01 Tesla without gas flow.

Жүктеу (464KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Distribution of electron (a) and ion (b) concentrations in Δt = 26 ms after the start of the discharge motion in the M = 2 flow without magnetic field.

Жүктеу (172KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Distribution of electron (a) and ion (b) concentrations in Δt = 24 ms after the start of the discharge motion in the M = 5 flow without magnetic field.

Жүктеу (184KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Distribution of electron (a, b, c) and ion (d, e, f) concentrations at successive moments of time t = 2.4 ms (a, d), 8 ms (b, e) and 24.8 ms (c, f) after the start of the discharge motion in the flow M = 2 with magnetic field Bz = -0.01 Tesla.

Жүктеу (532KB)
Метадеректер
10. Fig. 9. Distribution of electron (a, b, c) and ion (d, e, f) concentrations at successive time moments t = 2.5 ms (a, d), 8.4 ms (b, e), and 16.9 ms (c, f) after the start of the discharge motion in the flow M = 5 with magnetic field Bz = -0.01 Tesla.

Жүктеу (542KB)
Метадеректер
11. Fig. 10. Distribution of electron (a, b) and ion (c, d) concentrations at successive moments of time t = 5.3 ms (a, c) and 34.1 ms (b, d) after the start of the discharge motion in the flow M = 2 with magnetic field Bz = +0.01 Tesla.

Жүктеу (265KB)
Метадеректер
12. Fig. 11. Distribution of electron (a, b) and ion (c, d) concentrations at consecutive moments of time t = 2.8 ms (a, c) and 16.2 ms (b, d) after the beginning of the discharge motion in the flow M = 5 with magnetic field Bz = +0.01 Tesla.

Жүктеу (260KB)
Метадеректер
13. Fig. 12. Distribution of electric field strength and ionisation rate at time t = 34.2 ms after the beginning of motion of a normal glow discharge in a magnetic field Bz = +0.01 Tesla and in a flux M = 2.

Жүктеу (142KB)
Метадеректер
14. Fig. 13. Distribution of electric field strength and ionisation rate at time t = 16245 μs after the start of motion of a normal glow discharge in the magnetic field Bz = +0.01 Tesla and in the flux M = 5.

Жүктеу (143KB)
Метадеректер
15. Fig. 14. Distribution of electric field strength and ionisation velocity at time t = 24.8 ms after the start of motion of a normal glow discharge in the magnetic field Bz = -0.01 Tesla and in the flux M = 2.

Жүктеу (158KB)
Метадеректер
16. Fig. 15. Distribution of electric field strength and ionisation velocity at time t = 24.8 ms after the start of motion of a normal glow discharge in the magnetic field Bz = -0.01 Tesla and in the flux M = 5.

Жүктеу (173KB)
Метадеректер
17. Fig. 16. Pressure coefficient distribution along the bottom surface at M = 2 and M = 5. Solid curves - Bz = -0.01 Tesla, dashed curves - Bz = +0.01 Tesla; solid curve - pressure coefficient distribution without discharge.

Жүктеу (77KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».