Взаимодействие оптического пульсирующего разряда с газом на основе механизма объединения волн

• Автор: Тищенко, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 307 с. : ил.

* ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных обозначений

Ведение

Часть первая. Моделирование лазерно-микроволнового разряда

Глава 1. Оптические разряды и их взаимодействие с потоком газа

§1.1. Оптический пульсирующий разряд в актуальных задачах лазерной

физики, газодинамики и акустики

§ 1.2. Режимы оптических пробоев газа и проблема ввода энергии в газ

§ 1.3. Оптический пульсирующий разряд

§ 1.4. Лазерно-микроволновой разряд:

§ 1.5. Плазменные и газодинамические возмущения, создаваемые оптическими

разрядами в газе
§ 1.6. Цель и задачи исследования
Глава 2 Модель оптимальных параметров лазерного излучения при формировании
мощного ОПР
# § 2.1. Постановка задачи при моделировании ОПР
§2.2. Параметры лазерного излучения, оптимальные для формирования
мощного ОПР. Модель
§2.3. Примеры использования модели для расчета излучения и ОПР
§2.4. Экспериментальное исследование влияния давления газа и
параметров лазерных импульсов на длину искр
Глава 3. Моделирование лазерно-микроволнового разряда
§3.1 Постановка задачи в эксперименте по лабораторному моделированию
ц лазерно-микроволнового разряда в газе
§3.2 Экспериментальное исследование формирования и распада
лазерных искр в воздухе и аргоне
§3.2.1 Схема эксперимента
§3.2.2. Формирования лазерной искры и каверны при оптическом пробое газа
§3.2.3. Энергетические характеристики оптического разряда
§3.3 Моделирование лазерно-микроволнового разряда

§3.3.1. Схема подвода СВЧ излучения к оптическому разряду и регистрации
эффектов взаимодействия
§3.3.2. Динамика взаимодействия СВЧ излучения с распадающейся
лазерной плазмой
§3.4 Модель формирования лазерно-микроволнового разряда
§3.4.1. Плазменный канал, создаваемый движущимся оптическим
пульсирующим разрядом
§3.4.2. Микроволновой разряд в лазерной плазме
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. Взаимодействие оптического пульсирующего разряда
с газом на основе механизма объединения ударных волн
Глава 4 Математическая модель, используемая для компьютерного моделирования
возмущений, создаваемых ОПР
§4.1. Математическая модель движущегося ОПР
§4.2. Разностная схема численного решения модели
§4.3. Тестирование модели и сравнение с экспериментальными данными
Глава 5. Исследование ударных волн, создаваемых лазерной искрой
§5.1. Параметры подобия для ударных волн
§5.2. Моделирование объединения ударных волн для неподвижного ОПР
§5.3. Аналитические выражения для параметров УВ и каверны
лазерной искры
§5.4. Экспериментальное исследование ударных волн при пробое газа излучением
С02-лазера
§5.5. Фаза сжатия и (Ь -1) диаграмма ударных волн, создаваемых
лазерной искрой
Глава 6. Механизм объединения ударных волн, создаваемых оптическим
пульсирующим разрядом
§6.1. Схема формирования квазистационарной волны при движении ОПР
с постоянной скоростью
§6.2. Влияние мощности и скорости ОПР на структуру
квазистационарной волны
§6.3. Критерии объединения ударных волн, создаваемых движущимся ОПР

§6.4. Экспериментальное исследование эффективности формирования ударных
волн оптическим пульсирующим разрядом
§6.5. Модель стабильной генерации ударных волн
§6.6. Критерии механизма объединения волн в различных газах
§6.6.1. Рассмотрение механизма на основе R -1 диаграмм
§6.6.2. Параметры подобия и критерии объединения УВ в различных газах
§6.7. Свойства квазистационарной волны
§6.7.1. Динамика формирования квазистационарной волны
§6.7.2. Параметры подобия
§6.7.3. Давление и длина квазистационарной волны
Глава 7. Ускорение лазерной плазмы оптическим разрядом, движущимся
в газе со сверхзвуковой скоростью
§7.1. Схема ускорения лазерной плазмы
§7.2. Ускорения плазмы одной искры при истечении в “вакуумный” канал
§7.3. Модель формирования стационарной струи
§7.4. Экспериментальна проверка эффекта ускорения
Глава 8. Экспериментальное исследование взаимодействия ОПР с газом
на основе механизма объединения волн
§8.1. Модель генерации ударных волн неподвижным ОПР, обоснование условий
эксперимента
§8.2. Схема эксперимента по исследованию воздействия неподвижного
ОПР на окружающий газ
§8.3. Генерация ультразвука и аномально интенсивного низкочастотного звука на
* основе механизма объединения ударных волн. Эксперимент
§8.4.Обоснование лабораторного эксперимента по созданию движущегося
ОПР, в котором проявляется механизм объединения волн
§8.5. Экспериментальное подтверждение MOB и его критериев
§8.6. Влияние механизма объединения волн на эффект Доплера
Глава 9. Механизма объединения волн в лазерном двигателе и акустике
§9.1. Модель лазерного воздушно-реактивного двигателя на основе механизма
# объединения ударных волн

Фотографии лазерной искры показаны на рис.2.8. Фокус находится на расстоянии ~ И/2 от яркой границы в правой части изображений. Максимальный размер Ь области сильного свечения представлен на рис.2.7. Диаметр канала энерговыделения лазерного излучения
&{Т) = 0РГ * 10'3РГ при Ъ < Ьк = 0.40Рг2/б,
Z•бl/Ff при Z существенно меньше свечения Ь при Ог/Ьр > 2 Дж/см. Здесь б, - размер луча на линзе, 0 - расходимость излучения. Зависимость соответствует характеру распределения вдоль луча энергии, поглощаемой в ОР. В режиме СДВ отношение энерговкладов при Z > Ьк и Z < Ьк равно
(2.33)
Принимая экспериментальные значения б, ® 3 см, г = Ьр = 2 см, получим
8(г)/8о = 432/Р4/3 (2.34)
Для Рг = 30 см - g(Z=2)/go = 4.6 и, как следствие, наблюдаем уширение искры в конце канала, а при Рг=110 см — g(Z=2)/go = 0.8 - в зоне каустики луча (Ц = 1.1 см). Искры малого размера, видимые на рис. 2.8, образованы на начальной стадии ОР.
Р=0.1 атм
0=ГДж
Р=0.05 атм
(2=0.42 Дж
шррр* я 7
і
А) 0 = 0.8 и 1.2 Дж, Рг =30 см 0=1.38Дж
б) 0 = 0.4 Дж, Р0 = 1 атм., Рґ =30 см
В) Рг = 110 см, Р0 = 1 атм., О* = 1.3 Дж.
Рис. 2.8. Фотографии лазерных искр в воздухе при разных энергиях импульсов ф,. и фокусного расстояния 0 -пороги пробоя.
Длина искры 5 см