Введение к работе
Антуапьность темы. Исследования электричесних разрядов в газах стимулируются нак чисто научным интересом, тан и многочисленными приложениями (в лазерной технине, в плазмохимии и др.). В широном диапазоне условий, имеющем наибольшее научное и прантичесное значение, плазма газовых разрядов неравновесна. ХарантерноИ особенностью слабоиониэованноИ неравновесной плазмы является-многообразие ее состояний. Свойства неравновесной плазмы определяются, в первую очередь, совокупностью нинетичесних процессов. Наиболее полно изучены нинетичесние свойства атомарной плазмы [1]. Присутствие мопенупярных номпонент существенно расширяет набор элементарных процессов, усложняя нинетическое описание плазмы.
При анализе характеристин газовых разрядов иногда достаточно ограничиться рассмотрением пространственно однородных стационарных состоянии плазмы. Однако более типичны ситуации, когда плазма разрядов нестационарна и неоднородна. К этому могут привести нан нестационарность и неоднородность внешних условий (например, приложенного элентричесного поля), так и динамина развития разряда: возникновение неустойчивостей, образование струнтур и т.д. В ряде случаев нинетичесное описание"должно быть дополнено учетом газодинамических и электродинамических процессов,
Сложность и многообразие процессов в плазме, а также неполнота информации (в частности, о нонстантах скорости элементарных реакций) приводят н необходимости построения моделей, не претендующих на полноту описания, но позволяющих объяснить характерные особенности различных типов газовых разрядов. Различные модели разрядов, описывающие широкий круг явлений, представлены в литературе. Однако теория газоразрядной плазмы еще далека от завершения. В связи с развитием экспериментальных исследований тех или иных видов разряда, стимулированных преимущественно прикладными цепями, вознинает потребность в более детальном теоретическом анализе.
Цель работы. Диссертация посвящена развитию теории нестационарной неоднородной плазмы газовых разрядов, направленному на создание расчетных моделей, позволяющих определить харантеристини плазмы в нонкретных разрядных устройствах. Исследования проводились по следующим направлениям: 1. Развитие методов описания кинетических явлений в нестационарной
атомно-мопенупярной плазме, с учетом неравновесности энергетических распределений ее компонент.
2. Разработка моделей нестационарных и пространственно-неоднородных форм СВЧ и коронных разрядов с учетом кинетических, элентро- и газодинамических процессов. Проведение расчетов для условий, представляющих практический интерес.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
-
дано аналитическое описание процесса установления функции распределения элентронов по энергиям в сильных электрических ПОЛЯХ; введено время задержки ионизации и показана его связь с характерным временем ионизации; получены выражения, описывающие колебательную релаксацию малой примеси двухатомных молекул - ангармонических осцилляторов в бопьцмановсном термостате при ниэной температуре газа ;
-
построены модели, описывающие пространственно-временную динамику неравновесных режимов инициированных СВЧ- разрядов высокого давления в инертных и молекулярных газах с детальным учетом ноннретных наборов кинетических процессов; получено выражение для времени развития ионизационно- перегревной неустойчивости в реком-бинирующей молекулярной плазме;
-
рассчитано напряжение зажигания положительного коронного разряда в воздухе, показано нарушение закона подобия (закона Пика); построена кинетическая модель отрицательного коронного разряда в нагретом воздухе, удовлетворительно описывающая вольт-амперные характеристики ;
-
получено выражение для снорости плазмохимической реакции в стационарных режимах коронного разряда; определена снорость образования озона в коронных разрядах в воздухе , дано объяснение известному из экспериментов существенному различию в сноростях наработки озона положительной и отрицательной коронами; определена скорость образования озона в импульсном режиме отрицательного коронного разряда (импульсе Тричеля) в воздухе;
-
проведено сравнение двух механизмов уснорения слабой ударной волны при ее движении в плазме разрядов в молекулярных газах; аналитически исследована структура заряженных номпонент вблизи Фронта ударной волны в продольном тлеющем разряде.
Там, где это представлялось возможным, проведено сопоставление полученных результатов с физичесним или численным экспериментом .
Практическая ценность. Полученные в работе аналитические ре-
шения кинетических уравнений для нестационарных энергетических распределений электронов и моленул полезны для анализа закономерностей процессов образования и распада неравновесной плазмы при импульсных воздействиях. Разработанные модели СВЧ и коронных разрядов представляют научную основу для расчета и оптимизации параметров газоразрядных устройств (плазмотронов, электрофильтров и пр.). Результаты расчета скоростей ппазмохимических реанций в коронных разрядах представляют интерес для экологичесних приложений .
Струнтура и объем диссертации. Работа изложена на 206 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений, содержит 51 рисунок, 2 таблицы и список литературы из 288 наименований.
