Кинетика ионизации излучением потоков молекулярных газов

• Автор: Куликовский, А.А.
• Шифр специальности: 01.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 c. : ил

Глава I. Литературные данные о кинетике ионизации в слабоионизованной плазме.

§1. Исследования расширяющейся плазмы

§2. Метод сферических гармоник

§3. Интеграл столкновений

§4. Функция распределения электронов по энергиям в

однородной плазме

Выводы к главе I

Глава II. Кинетическое описание электронов в расширяющемся потоке плазмы.

§1. Основное уравнение

§2. Критерий изотропии ФРЭ в пространстве скоростей

§3. Конкретный вид интеграла столкновений и уравнение

кинетики электронов
§4. Численный метод решения кинетического уравнения
Выводы к главе П
Глава III. Функция распределения электронов по энергиям на оси сверхзвуковых струй фотоионизационной плазмы азота и углекислого газа.
§1. Распределение газодинамических параметров в поле
сверхзвукового осесимметричного течения газа в вакуум ... 50 §2. Структура спектра Солнечного УФ излучения и
сечения взаимодействия электронов и УФ излучения
с молекулами N 2 и С02
§3. Расчёт спектральной скорости генерации первичных
фотоэлектронов на оси течения

§4. Детали численных расчётов
§5. Результаты расчётов и их обсуждение
Выводы к главе Ш
Глава IV. Электрофизические и кинетические параметре
сверхзвуковых струй фотоионизационной плазмы азота и углекислого газа.
§1. Распределение концентрации и средней энергии электронов на оси струи ФИЛ. Влияние газодинамических параметров
течения на функции пе(х,1.) и <ь(хХ)>
§2. Коэффициент ионизации и эффективная частота столкновений электронов с молекулами
§3. Релаксация ФРЭЭ в нестационарном течении ФИЛ
§4. Расчёт поля концентрации электронов в потоке ФИЛ
азота в гидродинамическом приближении
Выводы к главе 1У
Приложение А. Оценка вклада предварительно фотовозбуждённых молекул в функцию источника
Приложение Б. Об учёте диссоциативной рекомбинации
и прилипания в кинетическом уравнении
Приложение В. Формулы для оценки спектра электронов, их средней энергии на начальной стадии релаксации ионизации и расчёта концентрации электронов на оси течения ФИЛ
Основные результаты работы и выводы
Литература

Ионизация излучением (фотоионизация) - процесс, способный радикально изменить свойства потоков газа. Так, например, в электро-ионизационных лазерах дополнительная "подсветка" ультрафиолетовым излучением позволяет существенно повысить устойчивость диффузной формы разряда [ЮЗ] . Другой пример - образование в ионосфере сильно неравновесных плазменных объектов при действии Солнечного УФ излучения на струи молекулярных газов.
Специфика процесса фотоионизации состоит в том, что спектр фотоэлектронов в плазме оказывается существенно немаксвелловским. Это приводит к резкому изменению скоростей всех процессов с участием электронов и, как следствию, изменению параметров плазмы и её реакции на внешние воздействия.
Потенциал ионизации большинства молекул не превышает 20 эв; ясно, что за фотоионизацию ответственно излучение с длинами волн Я £ 1000 А. Уже из рассмотрения сечений фотоионизации молекул N % и СО2 (рис. 3,4) можно сделать вывод, что электронная компонента фотоионизационной плазмы (ФИЛ) характеризуется сильной неравновес-ностыо. Этот вывод, подтвержденный численными расчётами в диссертации, весьма важен для решения ряда прикладных задач. Так, поскольку мы имеем дело с существенно неравновесной плазмой, распространение радиоволн через зону течения ФИЛ нельзя описывать формулами элементарной теории [1,27] . ФИП, как и её взаимодействие с полем волны должны описываться на уровне функции распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ). Здесь уместно отметить один важный аспект этой задачи. При действии сильной (так называемой греющей) волны на зону течения ФИП кинетическое уравнение для ФРЭЭ должно учитывать влияние поля. Однако, в пределе слабого поля, электродинамическая часть задачи отщепляется от кинетической и решение

ГЛАВА III. ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГИЯМ НА ОСИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СТРУЙ Ф0Т0И0НИЗАЦИ0НН0Й ПЛАЗМЫ АЗОТА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА.
В этой главе описывается численное решение уравнения (2.28) для случая, когда функция источника описывает генерацию электронов на оси стационарных струй азота и углекислого газа под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Рассмотрена газодинамическая. структура потока, приведены литературные данные о сечениях взаимодействия УФ излучения и электронов с молекулами. На основе этих параметров вычислена спектральная скорость генерации первичных фотоэлектронов С^(Х,б) и ФРЭЭ для разных режимов течения.
§1. Распределение газодинамических параметров в поле сверхзвукового осесимметричного течения газа в вакуум.
Поле концентрации нейтральных молекул в плоскости, проходящей через ось симметрии течения (%,ф и зависимость скорости потока от расстояния вдоль его оси, нужные для расчёта функции источника, интеграла столкновений и вычисления коэффициентов уравнения (2.28) могут, в принципе, быть получены как решения уравнений динамики идеального газа. Однако, в рассматриваемой задаче такой подход не реализуем вследствие ограниченных возможностей доступных ЭВМ: процедура рещения трёхмерного уравнения (2.28) как по объёму оперативной памяти, так и по времени счёта находится на пределе ресурсов ЭВМ, так что добавление в программу модулей, рассчитывающих газодинамику течения по уравнениям Эйлера выводит задачу за пределы возможностей машин.
В работах [71-73] предложен приближённый метод расчёта га-