Пространственное распределение температуры в потоке нестационарной электродуговой плазмы

• Автор: Закиров, Ильгиз Мунаисович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
1.1. Некоторые свойства низкотемпературной дуговой плазмы
1.1.1. Локальное термодинамическое равновесие
1.1.2. Локальное термическое равновесие (ЛТР)
1.2. Основные методы спектроскопического определения температуры
1.3. Нестационарность дугового разряда
1.4. Методы определения температуры потока с учетом нестационарностиЗО ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДУГОВОГО РАЗРЯДА
2.1. Система электрического питания
2.2. Система газоснабжения и охлаждения
2.3. Экспериментальный ЭДН
2.4. Экспериментальный стенд
2.5. Методика измерений
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НА ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ
3.1. Результаты исследования пространственных колебаний
3.1.1. Высокочастотные колебания при малых расходах газа
3.2. Точное решение интегрального уравнения Фредгольма 1 рода
3.2.1. Прямая задача спектроскопии
3.2.2. Обратная задача спектроскопии
3.3. Численное решение уравнения Фредгольма первого рода
3.4. Влияние пульсаций температуры на радиальные распределения
излучательной способности и температуры [117]
3.4.1 Зависимость излучательной способности от температуры

3.4.2. Радиальное распределение излучательной способности и температуры

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО РАДИУСУ С УЧЕТОМ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ
КОЛЕБАНИЙ [118]
4.1. Определение радиального распределения температуры по наблюдаемой
интенсивности излучения
4.2. Определение температуры путем решения уравнения Фредгольма
первого рода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
J, С, L, I, s - сила тока, емкость, индуктивность, интенсивность излучения, излучательная способность;
Т, р — температура, давление;
{7;> - первый ионизационный потенциал;
AU— разность потенциалов между секцией и плазмой; е - заряд электрона;
Те - электронная температура;
Tj - ионная температура;
Та - температура нейтрального газа;
Тс, Тсо - осредненные по времени температуры потока в канале и на оси;
Т - температура, полученная спектроскопическим методом;
R, R - радиусы дуги и дуговой камеры соответственно;
г, z - цилиндрические координаты в канале плазмотрона. Положение z = О соответствует острию катода;
пе, «, - концентрация электронов и ионов; па - концентрация нейтральных частиц; nJJ) - равновесная плотность излучения;
1С - интенсивность излучения, усредненная во времени;
/ - интенсивность излучения, полученная спектроскопическими методами; q - интенсивность излучения с учетом нестационарности потока; ет - максимум излучательной способности; е - относительная излучательная способность, s = s/em; ес- излучательная способность, усредненная во времени;
£ - излучательная способность, полученная спектроскопическим методом; kv - показатель поглощения света в плазме;
I - толщина излучающего слоя в направлении наблюдения;
Д - оптическая толщина;
Za- статистическая сумма по электронным состояниям для атома;
либо при неулучшаемости решения. Для обеспечения сходимости решения требуется сглаживание входных данных. Выполнение этих условий играет роль своего рода регуляризации.
Каждая из этих методик имеет свои достоинства и недостатки. Для реализации процедуры, описанной в [89] достаточно регистрации сигнала от единственного канала, фиксирующего временные колебания интенсивности излучения на каждом участке оптической щели. Таким образом, обработка входного сигнала, заключается в поиске решения системы уравнений (1.39). Существенным недостатком метода является его трудоемкость в случае, когда число исследуемых спектральных линий велико. В случае метода, описанного в [99-107], допускается измерение интенсивности излучения с большей выдержкой, несмотря на то, что это приводит к усредненным во времени результатам. Становится возможным использование обычных фотографических приборов, время регистрации всех спектральных линий сводится к минимуму. Главным недостатком этого метода является сложность математической обработки результатов.
Общим недостатком представленных методик учета пространственных колебаний потока заключается в том, что вычисление реального распределения интенсивности излучения выполняется приближенно. К примеру, на точность регистрации функции распределения а(х, 7) фотоэлектрическими способами существенно влияют систематические ошибки, причиной которых является несовершенство прибора регистрации и фотоприемника [107]. Исследование влияния нестационарное на распределение температуры потока плазмы осложнено отсутствием точного решения уравнения (1.40).