Физико-химические процессы в газоразрядной плазме смесей азота, кислорода и водорода

• Автор: Попов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 348 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
• Реакции ассоциативной ионизации в азоте
• Исследования быстрого нагрева азотно-кислородных смесей в электроразрядной плазме и плазмохимических процессов в горячем воздухе
• Формирование и развитие лидерного канала в воздухе.
Скорость распространения лидера
• Неравновесное воспламенение водород-кислородных и водородо-воздушных смесей
Глава 2. ПРОЦЕССЫ АССОЦИАТИВНОЙ ИОНИЗАЦИИ В АЗОТЕ
С УЧАСТИЕМ ВОЗБУЖДЕННЫХ АТОМОВ
§ 2.1. Описание модели
§ 2.2. Влияние реакций ассоциативной ионизации с участием атомов И(2Р) на динамику распада газоразрядной плазмы
• Реакции ассоциативной ионизации в послесвечении искрового разряда в азоте
• Реакции ассоциативной ионизации в области розового послесвечения В Чразрядов в азоте
• Влияние добавок N0 на динамику распада азотной плазмы
§ 2.3. Реакции ассоциативной ионизации на стадии распада
пучковой плазмы
§ 2.4. Исследование динамики тока и механизма развития неустойчивости несамостоятельного разряда в азоте
§ 2.5. Выводы к Главе

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ БЫСТРОГО НАГРЕВА
АЗОТА И ВОЗДУХА В ГАЗОВЫХ РАЗРЯДАХ
§3.1. Постановка задачи, описание модели
• Нагрев при рекомбинация электронов с молекулярными
ионами
• Нагрев в процессах диссоциации азота и кислорода
электронным ударом
• Нагрев при тушении электронно-возбужденных
состояний азота кислородом
• Нагрев при тушении возбужденных атомов 0( О)
• Реакции УТ - релаксации колебательного возбуждения
N2^) на атомах кислорода
§ 3.2. Колебательная кинетика электронно-возбужденных
состояний Н2(А3Еи+,т) в газоразрядной плазме
§ 3.3. Быстрый нагрев воздуха в газоразрядной плазме
§ 3.4. Быстрый нагрев И2 : 02 смесей с малыми добавками
кислорода
§ 3.5. О возможности определения температуры газа на
основании данных по относительным интенсивностям
линий вращательной структуры 2+ системы азота
§ 3.6. Выводы к Главе
Глава 4. ПЛАЗМОХИМИЧЕКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГОРЯЧЕМ
ВОЗДУХЕ
§4.1. Описание модели и результаты тестовых расчетов
§ 4.2. Моделирование генерации окислов азота в
микроволновом факельном разряде

§ 4.3. Продольный тлеющий разряд в потоке горячего
воздуха атмосферного давления
• Квазистационарный продольный тлеющий разряд в
воздухе атмосферного давления
§ 4.4. Выводы к Главе
Глава 5. ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ЛИДЕРНОГО
КАНАЛА В ВОЗДУХЕ
§ 5.1. Постановка задачи, описание модели
§ 5.2. Моделирование начального этапа формирования
лидерного канала
§ 5.3. Скорость распространения лид ерного канала
§ 5.4. Эволюция параметров лидерного канала на
развитой стадии
§ 5.5. Выводы к Главе
Глава 6. ВЛИЯНИЕ НЕРАВНОВЕСНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
НА ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВОДОРОД-КИСЛОРОДНЫХ СМЕСЕЙ
§ 6.1. Воспламенение Н2 : 02 смесей. Описание модели и
результаты тестовых расчетов
• Расчеты времен индукции водород-кислородных смесей
• Расчеты временной динамики основных компонент водород-кислородной смеси
§ 6.2. Влияние атомов водорода и кислорода на воспламенение Н2 : 02 смесей

симость газодинамического расширения канала от скорости нарастания ли-дерного тока. При линейном росте тока расширение происходило по линейному закону. Начальный радиус лидера также составил = 0.1 ± 0.05 мм.
В [90,94] теневым методом измерялся «термический» диаметр лидер-ного канала в промежутке длиной 1.5 м. Эти значения характеризуют поперечный размер области основного энерговыделения. Полученные значения нарастали от начальной величины 2-13.1, = 0.3 мм до 1.6 ч- 3.8 мм в момент перехода к главной стадии искрового разряда. Погрешность результатов измерений оценивалась.в ±0.1 мм. При фиксированном значении лидерного тока, площадь поперечного сечения «горячей» части канала линейно возрастала со временем [94].
Важнейшей характеристикой уже сформированного участка лидерного канала является величина среднего электрического поля Еь. Прямые измерения распределения поля по длине лидера отсутствуют. Оценки Еь на основании косвенных измерений различаются'в десятки раз [84]. В только что образовавшихся. участках канала в воздухе атмосферного давления величина электрического поля (при Т = 1500 - 2000 К), составляет несколько кВ/см [84,86]. В то же время, согласно- данным [95], лидеры могут перекрывать промежуток в 150 - 200 м при значениях приложенного напряжения и0 < 4-10® В, что соответствует среднему электрическому полю Еь < 200 - 250 В/см. Отсюда следует, что со временем поле в рассматриваемом сечении лидерного канала может сильно уменьшаться.
В ранних работах [96,97] моделирование параметров лидера проводилось в предположении о локальном термодинамическом равновесии плазмы. Эти модели позволяют исследовать эволюцию долгоживущих участков лидерного канала, но не пригодны для описания начального неравновесного этапа его формирования, а также перехода к конечному квазиравновесному состоянию. Формирование лидера в большинстве более поздних работ (см. [86,87,98] и др.) рассматривается в предположении об образовании основной