Отправить статью по E-mail 
Сверхзвуковой поток газа в плоском канале с нормальным тлеющим разрядом в магнитном поле
- Авторы: Суржиков С.Т.1
-
Учреждения:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
- Выпуск: № 5 (2024)
- Страницы: 129-144
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/283954
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1024708424050123
- EDN: https://elibrary.ru/NQFWFM
- ID: 283954
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Представлены результаты численного исследования взаимодействия сверхзвукового потока молекулярного азота при скорости М = 2 и 5 с нормальным тлеющим разрядом в магнитном поле при давлении 0.6 Торр. Показано, что магнитное поле может как ускорять, так и замедлять движение токового столба разряда в газовом потоке в зависимости от поляризации вектора индукции магнитного поля. В отсутствие магнитного поля нормальный тлеющий разряд не сносится потоком, а движется с заметно меньшей скоростью, что является следствием влияния пограничных слоев газа вблизи поверхностей и с запаздыванием скорости ионизационных процессов в токовом столбе газоразрядной плазмы по отношению к скорости движения нейтрального газа, пронизывающего разряд.
Полный текст
Об авторах
С. Т. Суржиков
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: surg@ipmnet.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Гладуш Г.Г., Самохин А.А. Численное исследование шнурования тока на электродах в тлеющем разряде // ПМТФ. 1981. № 5. С.15–23.
- 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.
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 591 с.
- 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
- 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.
- Surzhikov S.T., Shang J.S. Normal Glow Discharge in Axial Magnetic Field// Plasma Sources Sciences and Technology. 2014, Vol.23. 054017.
- 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.
- Surzhikov S.T. Theoretical and Computational Physics of Gas Discharge Phenomena. A Mathematical Introduction, 2nd ed. de Gruyter: Berlin, 2020, 537 p.
- Суржиков С.Т. Диффузионно-дрейфовая модель поверхностного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа//Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2024. №1. С.145–162.
- Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1989. 504 с.
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Расчетная схема нормального тлеющего разряда в плоском канале с потоком газа.
Скачать (66KB)
3.
Рис. 2. Электродинамическая структура нормального тлеющего разряда в покоящемся газе: (а) объемная концентрация электронов (ZE = ne / n0) и (б) ионов (ZI = ni / n0), (в) — электрический потенциал (Fi = φ / ε), (г) модуль напряженности электрического поля в В/см (EfieldM = |E|), (д) объемная скорость рождения электрон-ионных пар в 1/(см3с) (Rate_Ioniz = ω). Белой рамкой показана область начального приближения конфигурации квазинейтральной плазмы. Здесь и далее n0 = 109 см-3.
Скачать (368KB)
4.
Рис. 3. Газовая динамика плоского канала при М = 5: а) — числа Маха, б) — температура в К, в) — давление в Торр, г) — плотность (Ro = ρ / ρin).
Скачать (317KB)
5.
Рис. 4. Распределение концентраций электронов (а, б, в) и ионов (г, д, е) в последовательные моменты времени t = 25.2 мс (а, г), 76.8 мс (б, д) и 107 мс (в, е) движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = –0.01 Тл без газового потока.
Скачать (454KB)
6.
Рис. 5. Распределение напряженности электрического поля (а, б, в) и скорости ионизационных процессов (г, д, е) в последовательные моменты времени t = 25.2 мс (а, г), 76.8 мс (б, д) и 107 мс (в, е) движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = –0.01 Тл без газового потока.
Скачать (464KB)
7.
Рис. 6. Распределение концентраций электронов (а) и ионов (б) через Δt = 26 мс после начала движения разряда в потоке М = 2 без магнитного поля.
Скачать (172KB)
8.
Рис. 7. Распределение концентраций электронов (а) и ионов (б) через Δt = 24 мс после начала движения разряда в потоке М = 5 без магнитного поля.
Скачать (184KB)
9.
Рис. 8. Распределение концентраций электронов (а, б, в) и ионов (г, д, е) в последовательные моменты времени t = 2.4 мс (а, г), 8 мс (б, д) и 24.8 мс (в, е) после начала движения разряда в потоке М = 2 с магнитным полем Bz = –0.01 Тл.
Скачать (532KB)
10.
Рис. 9. Распределение концентраций электронов (а, б, в) и ионов (г, д, е) в последовательные моменты времени t = 2.5 мс (а, г), 8.4 мс (б, д) и 16.9 мс (в, е) после начала движения разряда в потоке М = 5 с магнитным полем Bz = –0.01 Тл.
Скачать (542KB)
11.
Рис. 10. Распределение концентраций электронов (а, б) и ионов (в, г) в последовательные моменты времени t = 5.3 мс (а, в) и 34.1 мс (б, г) после начала движения разряда в потоке М = 2 с магнитным полем Bz = +0.01 Тл.
Скачать (265KB)
12.
Рис. 11. Распределение концентраций электронов (а, б) и ионов (в, г) в последовательные моменты времени t = 2.8 мс (а, в) и 16.2 мс (б, г) после начала движения разряда в потоке М = 5 с магнитным полем Bz = +0.01 Тл.
Скачать (260KB)
13.
Рис. 12. Распределение напряженности электрического поля и скорости ионизационных процессов в момент времени t = 34.2 мс после начала движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = +0.01 Тл и в потоке М = 2.
Скачать (142KB)
14.
Рис. 13. Распределение напряженности электрического поля и скорости ионизационных процессов в момент времени t = 16245 мкс после начала движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = +0.01 Тл и в потоке М = 5.
Скачать (143KB)
15.
Рис. 14. Распределение напряженности электрического поля и скорости ионизационных процессов в момент времени t = 24.8 мс после начала движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = –0.01 Тл и в потоке М = 2.
Скачать (158KB)
16.
Рис. 15. Распределение напряженности электрического поля и скорости ионизационных процессов в момент времени t = 24.8 мс после начала движения нормального тлеющего разряда в магнитном поле Bz = –0.01 Тл и в потоке М = 5.
Скачать (173KB)
17.
Рис. 16. Распределение коэффициента давления вдоль нижней поверхности при М = 2 и М = 5. Сплошные кривые — Bz = –0.01 Тл, штриховые кривые — Bz = +0.01 Тл; сплошная кривая — распределение коэффициента давления без разряда.
Скачать (77KB)
