Исследование магнитогидродинамических течений с Т-слоем в дисковом МГД-генераторе

• Автор: Фомичев, Владислав Павлович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 257 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Экспериментальная установка и методики для исследования МГД-процессов в дисковом МГД-генераторе
1.1. Вступление
1.2. Экспериментальная установка. Источник плазмы и конструкция МГД-канала
1.3. Условия эксперимента и измеряемые величины
1.4. Экспериментальные методики
1.4.1. Скоростное фотографирование и измерение скорости потока плазмы
1.4.2. Измерение электрических и магнитных величин
1.4.3. Измерение давления в потоке плазмы
1.4.4. Измерение плотности электронов
1.4.5. Измерение Аге по поглощению ИК-излучения
1.4.6. Измерение Уе по полуширине линии Нр
1.4.7. Измерение плотности тока
1.4.8. Измерение деформации магнитного поля
1.4.9. Параметры плазменного потока, рассчитываемые по экспериментальным данным
1.4.10. Точность и синхронизация измерений
1.4.11. Краткая характеристика исследований
1.5.Выводы
Глава 2. Экспериментальное исследование течения в модели дискового МГД-генератора. Самопроизвольное образование Т-

2.1. Однородное течение в МГД-канале
2.2. Неоднородное течение в МГД-канале. Спонтанное образование Т-слоя
2.2.1. Течение плазмы в отсутствие магнитного поля
2.2.2. Течение в условиях спонтанного образования Т-слоя
2.3. Поток плазмы в однородном по пространству
внешнем магнитном поле
2.4. Условия самопроизвольного образования Т-слоя
2.5. Выводы
Глава 3. Получение потока с неоднородной температурой
3.1.Управление мощностью плазмотрона с помощью дополнительного высокочастотного источника
3.1.1. Экспериментальная установка и методики
3.1.2. Описание эксперимента
3.1.3. Вольтамперная характеристика дуги, горящей с ВЧ-сопровождением
3.1.4. Построение вольтамперных характеристик дуги с ВЧ-сопровождением
3.1.5. Уточнение закона равенства полной мощности для дуги с магнитной стабилизацией
3.1.6. Квазистационарное управление мощностью электрической дуги с помощью ВЧ-сопровождения
3.1.7. Некоторые свойства дуги с ВЧ-сопровождением
3.2 Управление дуговым разрядом в плазмотроне с помощью добавочного постоянного тока
3.2.1. Экспериментальная установка и методики
3.2.2. Работа двух генераторов постоянного тока на общую
нагрузку
3.3. Кондукционный подогрев плазмы импульсным током
3.3.1. Экспериментальная установка и методики
3.3.2. Характеристики подогрева. Экспериментальные результаты
3.3.3. Обобщение результатов по импульсному подогреву
плазмы
3.4. Индукционный подогрев плазменного потока
3.4.1. Приближенный расчет параметров индукционного подогрева
3.4.2. Расчет параметров электрической цепи для индукционного подогрева
3.5.Вывод ы
Глава 4. Экспериментальное исследование развития слоистой структуры потока в МГД-канале из изохорического теплового возмущения
4.1. Инициирование Т-слоя изохорическим тепловым воздействием
4.2. Индукционный подогрев плазменного потока
4.3. Исследование развития температурного изохорического возмущения в потоке плазмы в индуцированном электрическом поле
4.3.1. Постановка эксперимента
4.3.2. Экспериментальная установка и методы измерений
4.3.3. Результаты экспериментов
4.3.4. Инициирование токового слоя в плазме гелия
4.3.5. Инициирование токового слоя в плазме ССР

4.4. Обсуждение экспериментальных результатов. Влияние эффекта
Холла
4.5. Устойчивость Т-слоя, инициированного в различных газах
4.6. Выводы
Г лава 5. Т-слой в модели МГД-генератора
5.1. Режим с однородным потоком плазмы в канале
5.1.1. Работа МГД-генератора на активную нагрузку
5.1.2. Работа МГД-генератора на реактивную нагрузку
5.2. Неоднородный по проводимости поток плазмы в магнитном поле
5.3. Влияние Т-слоя на эффективность преобразования
энергии в индукционном МГД-генераторе
5.4. Кондукционный дисковый генератор с Т-слоем
5.5. Развитие Т-слоя в канале с электродной вставкой
5.5.1. Влияние величины нагрузки на характер течения
5.6. Влияние формы электродов на эффективность передачи энергии во внешний контур
5.7. Развитие МГД-метода генерации энергии в некоторых приложениях
5.8. Выводы
Заключение
Литература
Приложение. Примеры возможных решений задачи создания магнитогидродинамических стендов для изучения индукционного способа преобразования тепловой энергии в электрическую с
использованием Т-слоя
П.1. Способы создания волн проводимости в газовом потоке
11.2. МГД-генераторы на химическом топливе
П.2.1. Обоснование возможности создания модели МГД-генератора
на химическом топливе
П.2.2. Модель МГД-генератора на химическом топливе
Г1.2.3. Описание элементов конструкции модели
П.З. Возможная схема модели МГД-генератора с электроразрядным
источником плазменного потока
П.3.1. Параметры установки
Г1.3.2. Описание элементов установки
П.4. Выводы

ИК-излучения определяется плотность электронов, а по плотности электронов и давлению можно определить температуру плазмы и ее электропроводность.
к^,см~
д/е -10 16 см
Рис.5. Зависимость коэффициента поглощения ИК-излучения с длиной волны 10.6 мкм от давления и плотности электронов для аргоновой плазмы.
Изложенный способ определения параметров плазмы справедлив только в случае выполнения локального ЛТР. Условия существования ЛТР определяются доминирующей ролью столкновений между частицами в переносе энергии, отсутствием мощных источников энергии и малостью градиентов определяющих параметров на длине, сравниваемой с длиной свободного пробега электронов.
Отклонение от ЛТР на 10% в плазме аргона может быть определено условием, выраженным графически (рис. 7). Из рисунка видно, что в аргоновой плазме ЛТР выполняется, если плотность электронов больше чем 5-1013см 3. Этот вывод подтверждается результатами экспериментов [56] . Чтобы завершить обоснование метода следует оценить величину отрыва электронной температуры от температуры ионов.