![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Проведены экспериментальные исследования параметров наносекундного капиллярного разряда в воздухе при давлениях Р = 5 - 50 мбар. Получены временные профили тока разряда, приведенного электрического поля E/N и удельного энерговклада. Использование разрядной трубки малого диаметра позволило получить в экспериментах очень высокие плотности тока разряда, достигающие 2 кA/cm2, удельный энерговклад превышал 1 эВ/мол при значениях приведенного электрического поля E/N = 200 - 400 Td. Впервые проведены измерения динамики концентрации атомарного кислорода и быстрого нагрева газа в воздушной плазме с хорошо контролируемыми параметрами разряда при высоких температурах и степенях диссоциации О2. Проведено моделирование плазмохимической кинетики данного разряда. Результаты расчетов динамики приведенного электрического поля в разряде и удельного энерговклада согласуются с данными измерений. Получены данные о константах скоростей реакций тушения электронно-возбужденных молекул N2(B3Пg, C3Пu, a'1S) на атомах кислорода. Показано, что учет этих процессов существенно сказывается на динамике атомарного кислорода и нагреве газа при высоких степенях диссоциации О2. Показано, что доля энергии разряда, поступающей в быстрый нагрев газа в N2 : O(3P) смесях может достигать 50%, что согласуется с результатами измерений, причем эта величина значительно превышает аналогичную величину для смесей с низкой степенью диссоциации О2. Проведены исследования формирования пространственной структуры импульсного наносекундного поверхностного барьерного разряда. Исследования проведены в воздухе при Р = 1 – 5 атм, Т0 = 300 К. Показано, что при относительно низких напряжениях, разряд состоит из нескольких сотен тонких стримерных каналов, однородно заполняющих поверхность диэлектрика. Начиная с некоторого значения напряжения и давления, в разрядах с отрицательной полярностью высоковольтного электрода происходит образование регулярной структуры филаментированных каналов – более ярких и имеющих большие поперечные размеры, чем стримерные каналы. Параметры структуры - количество филаментов, расстояние между ними - практически не меняются в рассматриваемом диапазоне параметров. Теоретические оценки и результаты численное моделирование показали, что в качестве механизма перехода разряда в филаментированный режим может рассматриваться ионизационно-перегревная неустойчивость на границе катодного слоя, где достигаются достаточно высокие уровни удельного энерговклада.
Показана возможность воспламенения рассматриваемым наносекундным поверхностным разрядом стехиометрической этан-кислородной смеси при Р = 1 атм и T0 = 300 K. Проведено сравнение скоростей распространения волны горения для двух разрядов - поверхностного барьерного разряда и наносекундного искрового разряда с системой электродов острие-острие при той же амплитуде и длительности импульса приложенного на-пряжения. Величина скорости фронта волны горения близка к скорости ламинарного пламени в рассматриваемой смеси, то есть существенного ускорения фронта волны горения вдоль разрядных каналов не происходило. Это является следствием того, что удельный энерговклад в данном разряде сосредоточен преимущественно вблизи электрода, так что заметное возбуждение смеси на значительных расстояниях от этого электрода, видимо, отсутствует. Воспламенение стехиометрической смеси C2H6 : O2 = 2 : 7 происходит вблизи высоковольтного электрода на временах в десятки микросекунд, что является следствием эффективной наработки в разряде химически активных частиц и нагрева газа в этой области разряда. Представлены результаты численного моделирования плазмохимической кинетики и кинетики воспламенения этан-кислородной смеси, инициированной наносекундным барьерным разрядом. Воздействие разряда приводит к наработке атомарных частиц и радикалов, а также к быстрому нагреву газа в результате релаксации энергии электронных и колебательных степеней свободы молекул. Результаты расчета времени воспламенения рассматриваемой C2H6 : O2 смеси составило tind = 30 - 50 мкс при плотности энерговклада W = 0.35 eV/mol и E/N = 200 - 400 Td, что согласуется с данными эксперимента. Разработана модель формирования колебательной функции распределения метастабильных электронно-возбужденных состояний N2(A3Sig,v) в газоразрядной азотной плазме. Проведены расчеты релаксации колебательной функции распределения N2(A,v) в послесвечении импульсного сильноточного электронного пучка и ВЧ разряда в азоте. Показано, что вероятность заселения N2(A,v) при столкновительном тушении состояний N2(B3Пg,v') пропорциональна факторам Франка-Кондона соответствующих переходов N2(B3Пg,v') --> N2(A3Sig,v). Результаты расчетов, выполненных в рамках этого предположения, согласуются с данными измерений колебательного распределения N2(A,v) после импульсного сильноточного разряда в азоте.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 25 февраля 2011 г.-31 декабря 2011 г. | Кинетика электронно-возбужденных частиц в послесвечении импульсных разрядов в химически активных средах |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Кинетика электронно-возбужденных частиц в послесвечении импульсных разрядов в химически активных средах |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 декабря 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Кинетика электронно-возбужденных частиц в послесвечении импульсных разрядов в химически активных средах |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".