Исследование электрического разряда в гетерогенной плазме

• Автор: Марданшин, Ринат Махмутович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 141 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Основные обозначения
Введение
Глава 1. Обзор исследований гетерогенной плазмы
1.1. Гетерогенная плазма и ее применение
1.2. Взаимодействие твердых частиц с потоком плазмы
1.3. Электрофизические свойства гетерогенной плазмы
1.4. Термоэммиссионная ионизация в плазменных системах
1.5. Задачи диссертации
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Экспериментальная установка для исследования разряда в потоке продуктов сгорания пропана в воздухе
2.2. Экспериментальная установка для исследования разряда в потоке продуктов сгорания пропана в кислороде
2.3. Анализ погрешностей измерений
Глава 3. Экспериментальное исследование электрического разряда в гетерогенной плазме
3.1. Исследование влияния порошка АНБ на вольт-амперные характеристики разряда
3.2. Исследование влияния состава порошка на характеристики
разряда
3.3. Особенности вольт-амперных характеристик
Глава 4 Степень ионизации и концентрация электронов в гетерогенной плазме
4.1. Степень ионизации плазмы в случае ввода частиц, содержащих
невырожденный электронный газ
4.2. Степень ионизации плазмы в случае ввода частиц, содержащих
вырожденный электронный газ
Выводы
Список использованной литературы Приложение

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ х, у, г - декартовы координаты;
/ - время;
к, И - постоянные Больцмана и Планка; с - скорость света;
е - абсолютное значение заряда электрона;
Мт, та, »к, те- массы молекулы, атома, иона и электрона; па, пр, п„, пе - концентрации нейтральных частиц, положительных и отрицательных ионов, электронов; п - общая концентрация частиц;
Х, ?'/, Те - температуры нейтрального, ионного и электронного газов;
V - скорость теплового движения частиц;
и.х, Щ, У/ - проекции скорости на оси координат;
иа, V,, и- средние скорости теплового движения нейтральных
частиц, ионов и электронов;
Ье, Ьр, Ьр - подвижности электронов, положительных и отрицательных ионов;
Д., 1)р - коэффициенты диффузии электронов и ионов;
IX - коэффициент амбиполярной диффузии;
Оеа - сечение столкновений электронов с нейтральными частицами;
<9ер - сечение столкновения электронов с ионами;
Оаа - сечение столкновения нейтральных частиц;
л,, - средние длины свободного пробега атомов и электронов;
ф - потенциал;
ф, - потенциал / -кратной ионизации;
Т, р, р - температура, плотность и давление плазмы;

Размер зоны неравновесной проводимости составляет — (10-20) /., где Ь - характерная диффузионная длина, определенная по параметрам в ядре газового потока. Несмотря на сравнительно большой коэффициент потерь энергии электронов в продуктах сгорания , вблизи электрода (у 212) имеет место отрыв электронной температуры от температуры газа. В этой области нарушается условие квазинейтральности плазмы. Температура электрода сильно влияет на характер проводимости в слое. Весь пограничный слой можно приближенно считать равновесным лишь при
у;> 1900° к.
В газовом пламени образуются сажевые частицы диаметром (5...80) 10'9 м [13]. Сажевые частицы со средним диаметром ~ 5,2 10'8 м и средней концентрацией на срезе выходного сопла ~ 1014 м‘3 были обнаружены в выхлопной струе газа турбореактивного авиационного двигателя 2-57 [14]. В камере сгорания ракетного двигателя обнаружены сажевые частицы диаметром (2...4) 10‘8 м, а на срезе выходного сопла
(3...7) 10' м [15]. Следовательно, сажевые частицы образуются в разнообразных условиях сгорания различных жидких топлив. Концентрация таких частиц сравнительно велика, поэтому возникает необходимость детального исследования влияния сажевых частиц на термодинамическое состояние нагретых газов при различных температурах.
При сжигании жидкого топлива в воздухе газообразные продукты состоят в основном из молекул N2, О2, СО2, СО, Н2 и Н2О. Равновесная термическая ионизация может быть рассчитана по формуле Саха с учетом закона Дальтона. Результаты соответствующих вычислений приведены на рисунке 1.5. (кривая 1). Из рисунка видно, что термоионизация начинает существенно проявляться только с температур 2000 К и выше. При температурах, реализующихся в самолетных двигателях, термоионизация не будет существенной.