Неравновесный газ : Распространение гидродинамических возмущений и устойчивость

• Автор: Уваров, Александр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил

Содержание
Введение

I Распространение малых возмущений в неравновесном газе

Вводные замечания

1 Акустические волны

1.1 Распространение акустических возмущений в однородной неравновесной среде

1.2 Акустические возмущения в неравновесном неоднородном газе

1.3 Звуковая волна в тлеющем разряде

1.3.1 Постановка задачи

1.3.2 Расчет источникового члена с учетом неоднородности

1.4 Основные результаты главы

2 Конвективные возмущения
2.1 Условия применимости приближения Буссинеска
2.1.1 Постановка задачи
2.1.2 Упрощение полной системы гидродинамических уравнений.
2.1.3 Оценка условий применимости приближения Буссинеска. .
2.1.4 Основные результаты
2.2 Конвективная неустойчивость

СОДЕРЖАНИЕ
2.2.1 Модель е = const. Условия устойчивости
2.2.2 Модель I — const. Условия устойчивости
2.2.3 Основные результаты
2.3 Конвективная неустойчивость при выделении энергии в узком слое
2.3.1 Постановка задачи
2.3.2 Нормальные возмущения и собственные значения
2.4 Основные результаты главы
II Теория теплового взрыва
Вводные замечания
3 Тепловой взрыв в неравновесном газе.
3.1 Теория теплового взрыва и постановка задачи для неравновесного газа
3.2 Возникновение теплового взрыва в неравновесном газе
3.2.1 Обзор работ по тепловому взрыву в неравновесном газе
3.2.2 Тепловой взрыв в неравновесном газе при постоянном значении средней колебательной энергии молекул
3.2.3 Тепловой взрыв в неравновесном газе при постоянной мощности накачки
3.3 Временная эволюция гидродинамических параметров при тепловом взрыве
3.4 Основные результаты главы
4 Тепловой взрыв и неустойчивость
4.1 Сравнение для модели е = const
4.2 Сравнение для модели I = const
4.3 Основные результаты главы
СОДЕРЖАНИЕ

III Нелинейные волны
Вводные замечания
5 Ударные волны
5.1 Структура слабых ударных волн в релаксирующем газе
5.1.1 Профили гидродинамических параметров в слабой ударной волне
5.1.2 Диссипативная структура слабых ударных волн
5.2 Исследование фрактальных характеристик излучения за фронтом
сильных ударных волн в режиме неустойчивости
5.3 Основные результаты главы
6 Волны релаксации
6.1 Структура волн релаксации в неравновесном газе
6.1.1 Постановка задачи
6.1.2 Определение скорости волны релаксации
6.1.3 Анализ производства энтропии в волне релаксации
6.1.4 Основные результаты
6.2 Устойчивость волн релаксации
6.2.1 Общая постановка задачи и численное решение
6.3 Приближение высокой энергии активации
6.3.1 Упрощение общей задачи
6.3.2 Устойчивость без учета вязкостных членов
6.3.3 Устойчивость с учетом вязкостных членов
6.3.4 Гидродинамическая и диффузионно-тепловая неустойчивость
6.4 Основные результаты главы
ГЛАВА 1. АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

частотой звуковой волны и что интенсивность свечения спадает вблизи стенок.
В 1965-1966 гг. появились первые теоретические работы по изучению акустических возмущений в разряде [30, 31, 33], а с начала 70-ых годов проводились и экспериментальные исследования, среди которых выделялась работа [44], где были проведены очень обстоятельные экспериментальные исследования, Смысл этих работ сводился к тому, что константа скорости ионизации электронным ударом к{ в разряде сильно зависит от электронной температуры (к{ ~ ехр(Еа/(квТе)), а электронная температура Те быстро устанавливается в соответствии с колебаниями продольного поля и плотности (Те Ех/р) И
Р = § - (1.43)

где Ег- напряженность продольной компоненты ПОЛЯ.
Поэтому, при Еа/(квТе) >> 1 коэффициент усиления должен был быть достаточно велик, что подтвердил и эксперимент.
Параллельно, в 80-е годы были поставлены эксперименты (в продолжение [29]) по исследованию нелинейных режимов взаимодействия звуковых волн с разрядом [45, 46]. С экспериментальной точки зрения исследования нелинейного режима проще, т.к. нет необходимости в точном измерении достаточно малого коэффициента усиления, а рассматриваются хорошо видимые эффекты отсутствия или возникновения контракции, свечения и т.д. Целью этих работ было как исследование свойств самого разряда, так и подбор условий, при которых можно было бы повысить энерговклад в разряд без его контрагирования. Проводились и теоретические расчеты нелинейного режима [47].
Однако в 1990 г. появилась работа [32], где впервые был проделан не оценочный расчет, а точное решение системы уравнений для разряда. В [32] были проведены и экспериментальные исследования. Результат оказался очень интересным. Экспериментальные данные в общем совпали с результатами [44], однако было показано, что получаемый из теории коэффициент усиления на порядок меньше экспериментально наблюдаемого. Ни при каких условиях (кон-