Структура электрических полей и токов вблизи заряженного электрода в сильноионизированной замагниченной плазме

• Автор: Ушаков, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список обозначений
Введение
1. Обзор литературы
2. Поперечная проводимость в полностью ионизованной замагниченной
плазме
2.1. Модель
2.2. Механизмы поперечной проводимости
2.2.1. Ионная вязкость
2.2.2. Инерция поперечного потока
2.2.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами
2.3. Выводы. -ч .. {
3. Теория большого зонда в полностью ионизованной плазме в
магнитном поле
3.1. Модель и граничные условия
3.2. Ионный ток насыщения на зонд
3.3. Переходный участок вольтамперной характеристики
3.3.1. Ионная вязкость
3.3.2. Инерция поперечного потока
3.3.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами
3.3.4. Критерий выбора механизма поперечной проводимости
3.4. Универсальное выражение для наклона переходного участка вольтамперной характеристики зонда
3.4.1. Различие наклонов вольтамперной характеристики при
больших и малых приложенных потенциалах для больших и средних зондов
3.5. Определение электронной температуры по наклону переходного участка вольтамперной характеристики зонда
3.6. Критерий применимости модели невозмущённой концентрации

3.6.1. Ионная вязкость
3.6.2. Инерция глобального поперечного течения
3.6.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами
3.6.4. Выводы из раздела
3.7. Обобщение модели на случай наклонного магнитного поля
3.8. Электронный ток насыщения на зонд. Учёт возмущения концентрации
3.8.1. Модель
3.8.2. Результаты моделирования
3.8.3. Выводы из раздела
3.9. сравнение с экспериментальными данными
З.Ю.Выводы из главы
4. Теория малого зонда в полностью ионизованной плазме в магнитном поле
4.1. Модель
4.2. Электронный ток насыщения
4.3. Переходный участок ВАХ
4.4. Определение электронной температуры по вольтамперной характеристике малого зонда
4.5. Сравнение с экспериментальными данными
4.6. Выводы
5. Токовые системы вблизи пятна электронной эмиссии и критерий зажигания униполярной дуги
5.1. Модель
5.2. Аналитическое решение для малых токов эмиссии
5.3. Результаты численного моделирования. Критерий зажигания униполярной дуги
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ.
Все формулы в работе написаны в системе СИ. Все величины указаны в единицах СИ, если для удобства изложения не оговорено обратное.
Латинские:
а - характерный размер объекта (радиус или полуширина) (м).
В - магнитное поле (Тл).
с$ ~ ((Те + уТ/т,)112 - скорость звука (м/с).
£>х - коэффициент поперечной диффузии (м2/с).
Д|_а - аномальный коэффициент поперечной диффузии (м2/с).
- классический коэффициент поперечной диффузии (м2/с).
е - абсолютная величина заряда электрона (Кл)
Ё = - -<р - электрическое поле (В/м).
I- ток на зонд (А).
1е~ электронный ток на зонд (А).
7 ЯШ *е ~ абсолютная величина электронного тока насыщения на зонд (А).
*1 абсолютная величина ионного тока насыщения на зонд (А).
1 - плотность тока (А/м2).
Ч~ характерный продольный масштаб линеаризованной задачи (м).
1- размер задачи вдоль магнитного поля (м).
те- масса электрона (кг).
Ш{~ масса иона (кг).
п — концентрация плазмы (м‘3).
По — невозмущённая концентрация плазмы (м‘3).
пе- концентрация электронов (м'3).
Пг~ концентрация ионов ( м~3).
п„~ концентрация нейтральных частиц (м 3).
п = п/п() - безразмерная концентрация.
V пйі = S ,

(2.13)
О = -Vpe + erN(p + [j x j] - enuj x b]+ Rei ,
(2.14)
nmt (fl)V)u, = -Vp + [j x 5] -'V nt + R,„
(2.15)
Из уравнения (2.15) следует выражение для поперечной компоненты плотности тока
Первое слагаемое в (2.16) представляет собой диамагнитный ток. Если считать исходно однородное магнитное поле практически невозмущённым магнитными полями токов, текущих по плазме (плазма с низким /?), то дивергенция диамагнитного тока равна нулю:
Vi7f’=rV.(JgxVp)=p-[V/;.(Vx5)-Jg.(VX(yp))]=0 . (2.17)
Следует заметить, что токи, связанные с неоднородностью магнитного поля, протекают в SOL. Эти токи важны при рассмотрении глобальных задач о SOL (смотри, например, [65]). Вблизи же электродов этими токами можно пренебречь, поскольку масштабы задач о электродах обычно значительно меньше. Неоднородность магнитного поля существенна для крупномасштабных токовых систем.
Таким образом, в уравнение неразрывности тока (2.12) бездивергентный диамагнитный ток вклада не даёт и поэтому далее не рассматривается. Плотность поперечного тока без учёта диамагнитного определяется выражением
7!оШ _ у
-дї-х
,f2-x(Vp + пщ(?7jV)ui+V-z, -Rm)
(2.16)
(2.18)