Пылевая плазма с внешним источником ионизации газа при повышенных давлениях

• Автор: Филиппов, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 322 с. : ил.

Оглавление

Список основных сокращений и обозначений
Введение
Глава 1. Зарядка пылевых частиц в плазме с внешним источником ионизации газа при повышенных давлениях
1.1. Введение
1.2. Теория зарядки пылевых частиц в режиме сплошной среды
1.3. Приближенная теория зарядки пылевой частицы в плазме с внешним источником ионизации газа
1.4. Численное решение задачи о зарядке пылевой частицы методом релаксации и конечно разностным методом
1.5. Выводы к главе
Глава 2. Импульсный несамостоятельный разряд в азоте с конденсированной дисперсной фазой
2.1. Введение
2.2. Результаты экспериментов по исследованию импульсного несамостоятельного разряда в азоте
2.3. Зарядка пылевых частиц в отсутствие внешнего электрического поля
2.4. Обсуждение результатов численного моделирования
2.5. Зарядка пылевых частиц во внешнем электрическом поле
2.6. Выводы к главе
Глава 3. Кристаллизация пылевой плазмы в азоте при комнатной и криогенных температурах
3.1. Введение
3.2. Определение области кристаллизации пылевой плазмы в азоте
3.3. Выводы к главе
Глава 4. Нелокальная модель зарядки пылевых частиц
4.1. Введение
4.2. Модель зарядки пылевых частиц на основе нелокального метода моментов
4.3. Постановка граничных условий и численная модель

4.4. Функция распределения электронов по энергии в пучковой плазме
4.5. Обсуждение результатов моделирования процесса зарядки
4.6. Выводы к главе
Глава 5. Фотоэмиссионная пылевая плазма
5.1. Введение
5.2. Описание модели
5.3. Результаты численного моделирования распада пылевой плазмы без магнитного поля
5.4. Диффузия заряженных частиц в фотоэмиссионной ячейке в магнитном поле
5.5. Аналитическое решение разлета фотоэмиссионной плазмы
5.6. Фотоэмиссионная зарядка пылевых частиц и амбиполярный распад пылевой плазмы в гелии при атмосферном давлении
5.7. Выводы к главе
Глава 6. Фоторезонансная плазма с частицами конденсированной дисперсной фазы
6.1. Введение
6.2. Физическая модель зарядки пылевых частиц в фоторезонансной плазме
6.3. Зарядка пылевых частиц в аргоне
6.4. Стационарная задача определения заряда пылевой частицы в фоторезонансной плазме
6.5. Нестационарная задача определения заряда пылевой частицы в фоторезонансной плазме
6.6. Выводы к главе
Глава 7. Механизм образования плазменно-пылевых структур в несамостоятельном разряде
7.1. Введение
7.2. Описание экспериментальной установки и результатов эксперимента
7.3. Определение скорости ионизации газа электронным пучком
7.4. Численное моделирование структуры несамостоятельного газового разряда
7.5. Обсуждение результатов эксперимента и численных расчетов
7.6. Выводы к главе

Глава 8. Экранирование заряда в неравновесной плазме
8.1. Введение
8.2. Асимптотическая теория экранирования
8.2.1. Плазма с самостоятельным источником ионизации газа
8.2.2. Плазма с постоянным внешним источником ионизации газа
8.2.3. Экранирование заряда макрочастицы в плазме без объемных источников рождения и гибели плазменных частиц
8.2.4. Метод эффективных стоков в случае бесстолкновительной плазмы
8.3. Сравнение асимптотической теории экранирования с результатами численных расчетов
8.4. Выводы к главе
Глава 9. Взаимодействие двух макрочастиц в неравновесной плазме
9.1. Введение
9.2. Определение силы взаимодействия на основе максвеллова тензора натяжений в равновесной плазме
9.2.1. Свободная энергия системы двух макрочастиц в изотермической плазме
9.2.2. Влияние соседних макрочастиц на силу взаимодействия
9.2.3. Влияние размера пылевых частиц на силу взаимодействия
9.3. Потенциал системы из двух макрочастиц в неравновесной плазме с внешним источником ионизации
9.4. Электростатическая энергия системы двух макрочастиц в плазме с внешним источником ионизации
9.5. Вычисление электростатической энергии на основе данных численных расчетов
9.6. Сила взаимодействия на основе максвеллова тензора натяжений в неравновесной плазме
9.6.1. Условие кристаллизации пылевой компоненты в случае двухэкспоненциального потенциала взаимодействия
9.7. Выводы к главе
Глава 10. Фотовольтаический источник энергии на основе упорядоченных
плазменно-пылевых структур
10.1. Введение
10.2. Радиоизотопные фотовольтаическис источники электрической энергии

—q/r0, мкм'1
Рис. 1.5. Зависимости заряда пылевых частиц от параметров пылевой плазмы в воздухе при атмосферном давлении (номер кривой i в легенде соответствует скорости ионизации газа: Q = 101 см-3 с-1)
а = 1.2 х 107 с-1, Ра = 2.2 х 10_6 см3/с. Отметим, что эти значения электронных параметров соответствуют случаю отсутствия электрического ноля. Используя эти данные, из (1.33) находим, что рассмотренное здесь приближенное решение справедливо, если скорость ионизации воздуха удовлетворяет условию: Q S> 1012 см-3с“1.
Как будет показано ниже, приближенная теория не всегда дает практически приемлемой точности результаты. К тому же в рамках этой теории практически невозможно разумным путем учесть зависимость электронных параметров от поля. Но, несмотря на эти недостатки, ценность полученных в рамках приближенной теории результатов заключается в возможности проследить зависимость заряда пылевой частицы от параметров плазмы и в возможности пересчета заряда, полученных для определенных значений rid, i~o и Q к другим, используя соотношения подобия и формулы (1.35,1.37).
1.4. Численное решение задачи о зарядке пылевой частицы методом релаксации и конечно разностным методом
В упрощенной теории зарядки пылевых частиц было сделано много предположений, поэтому эта теория нуждается в проверке. Для этого численно решим исходную систему уравнений (1.5-1.7) с граничными условиями (1.8). Сначала рассмотрим метод решения стационарной краевой задачи в электроположительном газе для получения тестового решения.
Для двухкомпонентной (не считая пылевой) плазмы выражения в правых частях