Ударные волны в слабоионизованной плазме

• Автор: Ахмедова, Хамида Гаджиалиевна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДАХ
§1.1.Формирование ударных волн при импульсных разрядах в газах
высокого давления
§ 1.2. Распространение ударных волн в слабоионизированной плазме
§1.3. Особенности формирования и распространения ударных волн
во внешнем магнитном поле
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
§2.1 .Электрическая схема формирования высоковольтных
импульсов напряжения и инициирования разряда
§ 2.2. Регистрация электрических характеристик разряда
§ 2.3. Получение и измерение импульсных магнитных полей.
Конструкция соленоида и разрядной камеры
§ 2.4. Регистрация пространственно-временного развития разряда
§ 2.5. Спектроскопическое исследование разряда
§2.6. Исследование эффективности фотоионизации газа
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ФОРМИРОВАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН
В ИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДАХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
§3.1. Динамика формирования искрового канала в аргоне атмосферного
давления
§3.2. Формирование ударных волн при взрывных процессах на катоде
с магнитным полем и без него
§3.3. Влияние параметров электрической цепи и магнитного поля на развитие
искрового канала и формирование ударных волн
§3.4. Особенности формирования ударных волн при разряде в аргоне во внешнем магнитном поле
ГЛАВА IV. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ПО СЛАБОИОНИЗИРОВАННОЙ ПЛАЗМЕ
§4.1. Характеристики фотоплазмы в воздухе
§4.2. Формирование и распространение фронта ударной волны
в слабоионизированной фотоплазме
§4.3. Диссипация энергии на фронте ударной волны
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Физика ударных волн (УВ) стала самостоятельным обширным разделом физики, тесно связанным с исследованиями в самых разнообразных областях от астрофизики и физики плазмы до физики твердого тела.
Среди практических задач, при решении которых возникают интенсивные УВ, можно назвать: исследования по нагреву плазмы мощными электрическими разрядами, сопровождающимися формированием УВ большой интенсивности; сверхзвуковое движение в атмосфере; вопросы, связанные с происхождением и ускорением космических частиц; исследования, направленные на реализацию управляемого термоядерного синтеза; создание новых источников излучения высокой яркости и т.д.
В отличие от УВ в нейтральном газе, УВ в плазме сопровождаются такими интересными и недостаточно исследованными до сих пор процессами, как образование стационарных двойных слоев заряда на фронте волны, связанных с поляризацией плазмы и формирование ионных УВ. В этой связи представляет значительный интерес исследование УВ в слабоионизованных газах, в частности, в воздухе, так как распространение УВ в слабоионизованном воздухе имеет место при сверхзвуковых движениях, ядерных взрывах, при различных природных явлениях.
С другой стороны, интерес к изучению УВ в газовых разрядах связан с техническими проблемами, возникающими при создании высокоэффективных плазмохимических реакторов и быстропроточных лазеров большой мощности. В таких системах вблизи зоны энерговыделения могут возникать УВ, которые существенно изменяют как структуру потока, так и физико-химические процессы в реакторе, а в лазерах со сверхзвуковыми потоками слой ударно сжатой плазмы поглощает значительную часть излучения и существенно влияет на динамику плазмы. Это приводит к снижению генерации излучения с ростом интенсивности УВ (или даже к срыву генерации в молекулярных лазерах).
Конденсатор С] (типа К15-4) устанавливался на стержне, на котором крепился верхний электрод исследуемого промежутка, а с другой стороны емкости Сі устанавливался разрядник 81 и коаксиально элементы С2 и ТС. Разрядник 8] имел стальные электроды. В заземленном электроде имелось отверстие диаметром 1,5 мм, к которому подходил электрод поджига. Все элементы схемы собирались коаксиально с целью уменьшения индуктивности, обратный токопровод к конденсатору осуществлялся восемью шпильками, расположенными симметрично вокруг конденсатора Сі и разрядника Б]. Применялись керамические малоиндуктивные конденсаторы и сопротивления марки ТВО.
Предварительную ионизацию газа производили облучением промежутка излучением искры 82, расположенной в том же газе. Для формирования импульса подсветки был использован тиратрон типа ТГИ 1 -400/16 (Л1 на рис.2.1). Емкость С3 (410'9Ф) при закрытом тиратроне заряжалась до напряжения 5,5 кВ и при запуске Л1 разряжалась через сопротивление Я? (20 Ом), Л к) (100 Ом), Яп (100 Ом). Импульс напряжения с Яп подавался на поджиг коммутатора Эь а импульс с Яю по кабелю РК -100 на разрядник Бг, для подсветки исследуемого промежутка. Сопротивления Яс>, Яю, Яц ограничивали ток в цепи тиратрона (Я9=ил/1тах). Длительность светового импульса подсветки составляла 600 не. Межэлектродные расстояния подсвечивающего промежутка 82 и разрядника 81 устанавливались таким образом, чтобы пробойный импульс подавался на исследуемый промежуток через 100 - 150 не после подсветки. Фактически при заданном Б2 интервал между этими импульсами будет определяться временем запаздывания разрядника 8Ь которое стабильно регулировалось в широких пределах (от 50 не до 1 мкс). Регулировка осуществлялась изменением межэлектродного расстояния разрядника 81.
Подсвечивающий источник располагался в одном случае с боку на расстоянии 6 см от оси электродов, в другом случае за сетчатым анодом.