Физические процессы в электроимпульсных системах генерации газоплазменных потоков и объемных газовых разрядов

• Автор: Масленников, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 266 с. : ил.

Содержание
Введение
Г лава 1. Динамика импульсных потоков и ускорение микрочастиц в электротермических ускорителях с различной структурой разрядного узла и ствола
1.1. Ускорение и нагрев микрочастиц порошковых материалов в газоплазменном потоке электротермического ускорителя
1.1.1. Физические модели динамики ускорения и нагрева микрочастиц газоплазменным потоком

1.1.2. Анализ динамики ускорения и нагрева микрочастиц в плазменной части потока

1.1.3. Анализ динамики ускорения и нагрева микрочастиц в области ударно-сжатого газа потока
1.2. Методы формирования области ударно-сжатого газа для ускорения микрочастиц порошковых материалов
1.2.1 Формирование области ударно-сжатого газа в электротермическом ускорителе с классической структурой разрядного узла
1.2.2. Метод пространственно-временного профилирования энерговыделения в разрядном узле электротермического ускорителя для управления процессами формирования потоков и ускорения микрочастиц
1.2.3. Формирование области ударно-сжатого газа в ускорителе с профилированной геометрией ствола
1.3. Динамика потоков и микрочастиц в пространстве между срезом ствола и подложкой
1.4. Особенности динамики ускорения и нагрева сгустка микрочастиц с конечной длиной области инжекции и неоднородным
гранулометрическим составом порошкового материала

Глава 2. Экспериментальные макеты импульсных электротермических ускорителей
2.1. Структура экспериментальных установок, конструктивное исполнение ускорительных узлов электротермических ускорителей
2.2. Цепи импульсного электропитания экспериментальных электротермических ускорителей
2.3. Электрические и энергетические характеристики разрядных узлов экспериментальных электротермических ускорителей
Глава 3. Экспериментальные исследования процессов формирования газоплазменных импульсных потоков и динамики ускорения микрочастиц в электротермическом ускорителе
3.1. Структура и кинетические характеристики высокоскоростных импульсных газоплазменных потоков в электротермическом ускорителе
3.1.1. Экспериментальное оборудование и измерительные методики
3.1.2. Визуализация структуры газоплазменных потоков электротермического ускорителя
3.1.3. Исследования динамических характеристик газоплазменных потоков электротермического ускорителя
3.2. Исследования динамики ускорения микрочастиц в
электротермическом ускорителе
3.2.1. Методики визуализации ускоренных микрочастиц
3.2.2. Исследования динамики ускорения микрочастиц порошковых материалов
3.3. Исследования температуры газоплазменных потоков в электротермическом ускорителе

Глава 4. Исследования электроэрозионных и абляционных процессов в разрядном узле электротермического ускорителя
4.1. Исследования электроэрозионных процессов в разрядном узле ускорителя
4.2. Исследования влияния структуры электродной системы разрядных узлов на динамические характеристики потоков
4.3. Динамика абляционных процессов диэлектрических стенок разрядного промежутка электротермического ускорителя
4.3.1. Тепловое излучение аргоновой плазмы импульсного газоплазменного потока
4.3.2. Теплопроводностная модель абляции диэлектрических стенок разрядного промежутка
4.3.3. Анализ динамики абляционных процессов диэлектрических стенок разрядного промежутка
4.3.4. Экспериментальные исследования абляционного износа керамических втулок разрядного промежутка
4.4. Использование микрочастиц теплового барьера для снижения абляционного износа стенок разрядного узла электротермического ускорителя
Глава 5. Экспериментальные исследования ресурсных характеристик и теплового режима работы разрядных узлов импульсного электротермического ускорителя для адаптации к промышленным условиям эксплуатации
5.1. Ресурсные испытания разрядных узлов с различными схемами импульсного электропитания
5.2. Возможности оптимизации геометрических размеров разрядного узла и конфигурации ствола с целью повышения эффективности установки
5.3. Анализ тепловых процессов в элементах конструкции ускорителя

Расстояние вдоль ствола ускорителя, см
Рис.7. Распределение плотности (р) и температуры потока (Т) вдоль ствола ускорителя в произвольный момент времени.
Эффективность ускорения микрочастиц в данной области может быть существенно выше, чем ускорение в плазменной его части. Это связано с тем, что температура газа, сжатого ударной волной, существенно ниже температуры плазмы, образованной в разрядном промежутке, близка к требуемому температурному режиму ускорения микрочастиц и может быть регулируема посредством изменения интенсивности головной ударной волны. Повышенная плотность газа за фронтом ударной волны способствует эффективному ускорению микрочастиц и уменьшению длины их пробега в газе (проскальзыванию относительно потока).
Плотность и температура газа в этой области связаны через ударную адиабату Гюгонио [102-105]. В дальнейшем будем называть эту область - областью ударно-сжатого газа (ОУСГ). Проанализируем ускорение и нагрев микрочастиц порошковых материалов в данной области потока.
На рис.8,9 изображены зависимости относительной скорости микрочастиц корунда, приобретаемой к моменту их полного проплавления от температуры ОУСГ аргонового и воздушного потоков. Как видно из рис.8,9, ускорение микрочастиц в ОУСГ радикально отличается от их ускорения в плазменной части потока. Благодаря относительно низким значениям температур и высоким значениям плотности газа значения скоростей микрочастиц достигают величины от 0,75 до 0,95 от скорости потока, что практически на порядок превосходит