Вязкостные свойства плазменно-пылевой жидкости

• Автор: Гавриков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с.

Содержание:
Положения, выносимые на защиту
Глава 1 Диагностика пылевой плазмы с использованием внешних воздействий
1.1 Основные силы, действующие на пылевую частицу в плазме
1.2. Внешние воздействия на плазменно-пылевые структуры
1.3.Исследования плазменно-пылевой жидкости
1.4 Вязкость ньютоновых и неньютоновых жидкостей
Выводы к первой главе
Глава 2 Измерение коэффициента трения пылевых частиц в аргоне
2.1. Сила сопротивления
2.2. Измерения коэффициента трения макрочастиц
2.3. Анализ результатов экспериментов
2.4. Заключение ко второй главе
Глава 3. Определение параметров течения плазменно-пылевой жидкости
3.1.Экспериментальная установка
3.2. Описание эксперимента
3.3 Обработка и анализ экспериментальных данных
3.4 Заключение и выводы
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований вязких свойств плазменно-пылевой жидкости
4.1 Описание эксперимента
4.2 Обработка и анализ эксперимента
4.3 Заключение к главе четыре
Выводы:
Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:
Литература:

Пылевые макрочастицы (типичные размеры которых могут варьироваться в диапазоне от сотых долей микрона до сотен микрометров), попадая в плазму газового разряда могут заряжаться потоками электронов и ионов плазмы, а также путем фото-, термо- или вторичной эмиссии электронов [1-4]. Эмиссия электронов с поверхности частиц может привести к положительному электрическому заряду, при этом частицы, эмитирующие электроны, могут повысить концентрацию электронов в газовой фазе. Если же частицы захватывают электроны, то их заряд отрицателен и возникает эффект снижения концентрации электронов [5,6]. Такую плазму называют пылевой плазмой или плазмой с конденсированной дисперсной фазой.
Следует отметить, что пылевая плазма в лабораторных условиях наблюдалась еще в начале прошлого столетия Лэнгмюром. Активное же ее исследование началось лишь в последние десятилетия. Это связано с развитием целого ряда практических приложений, таких как электродинамика продуктов сгорания ракетных топлив, электрофизика магнитогидродинамических генераторов [7, 8], а также с использованием технологий плазменного напыления и травления в микроэлектронике и развитием производства тонких пленок и наночастиц [9]. Необходимо добавить, что пыль и пылевые структуры играют заметную роль в космосе (в образовании звезд, планетных систем, планетарных колец и т.д.), а также в процессах, протекающих в верхних слоях атмосферы [10-12]. Пылевая плазма обнаружена вблизи искусственных спутников земли и в пристеночной области установок управляемого термоядерного синтеза [13, 14].
Особенностью пылевой плазмы является то, что благодаря относительно большим размерам частиц, их заряд 2а также может иметь
источника излучения необходимого для создания дополнительной Градиентной силы в направлении действия поля тяжести. Что касается сил оптического давления Fop = g£M(l-) 1ар2/с (где gext - коэффициент эффективности ослабления падающего излучения, - параметр анизотропии индикатрисы рассеяния, с - скорость света), то для условий эксперимента (I < 10 мВт/см2, 2тШр/А >10, Qexi(^-

) < 1) отношение Fop /{/ир g}<10'5 также пренебрежимо мало.
Дополнительная фотофоретическая сила Fph будет действовать на частицу, если существует разница температур АТ между освещенной и неосвещенной поверхностями частицы:
ЛГ~ gabs Яр 1/Х, (2.13)
где gabs - коэффициент эффективности поглощения падающего излучения, а %- теплопроводность материала частиц. Такая сила будет направлена в сторону движения частиц (в сторону поверхности с меньшей температурой), и в случае AT IT« 1 ее можно записать в виде [104]:
Fph » (д/6) Р ap2(vrr/vfrta)2 (АТ ТТ) (2.14)
Иллюстрация зависимости Fph /{/wp g) от числа Кнудсена приведена на Рис.
5 для АТ = 0.3 К (в случае ар — 2.05 мкм) и АТ = 0.1 К (для ар - 0.95 мкм).
Несмотря на хорошее согласие представленных кривых с измеренными зависимостями Fd !{mp g} от Кп, следует отметить, что даже для такой небольшой разницы в температуре поверхностей исследуемые частицы должны обладать достаточным коэффициентом эффективности поглощения излучения gabs. Тем не менее, для практически прозрачных частиц латекса коэффициент gabs < 0.01 в видимой области спектра, а имеющиеся справочные данные по теплопроводности полимерных материалов дают для величины % значения от 2 10'4 Вт/(Ксм) до 2 10'3 Вт/(Ксм) [106]. Поэтому излучение He-Ne лазера (I < 10 Вт/см2) позволяет получить лишь ничтожно малую разницу температур АТ <10' К для частиц с радиусом ар = 2.05 мкм и АГ < 5 10'4 К в случае ар = 0.95 мкм (см. (2.13)).