Введение к работе
Актуальность темы.
Решение ряда важнейши' научных и практических задач, таких как оптическая накачка газоных ОКГ, создание высокоэффективных фотопиэ-ных технологий очистки газов и т.д., требует разработки высокояркостных источников света ультрафиолетового диапазона спектра. Среди известных импульсных электроразряд!''..їх источников света, линейно-стабилизированный поверхностный разряд (ЛСПР), осуществляемый в газовой среде при мощном (0.1+1 ГВт) импульсном (1+100 мкс) разряде конденсаторной батареи на протяженный (L=10-r100 см) межэлектродный промежуток над поверхностью специальной диэлектрической вставки, благодаря ряду технических (многоразовосгь, возможность работы а им-пульсно - периодическом режиме в широком диапазоне энергетических и электротехнических параметров источника питания и т.д.) и электрофизических (устойчивость формируемого плазменного образования, возможность управления спектрально - яркостн'ыми характеристиками и і д.) преимуществ, является одним из наиболее перспективных.
До настоящего времени исследование ЛСПР проводилось, главным образом, экспериментальныг методами, результаты которых имеют интегральный характер. Создание надежных импульсных высокояркостных источников излучения на основе ЛСПР и поиск путей оптимизации основных плазмодинамических и спектрально-яркостных характеристик разряда требует проведения широкого комплексу расчетно-теоретических исследований радиационно - плазмодинамических процессов в ЛСПР и эффективности фотохимических процессов, инициируемых в результате воздействия на среду импульсных потоков ультрафиолетового излучения.
Ц-ль работы.
-
Создание физической и математических моделей ЛСПР в плотных газовых средах.
-
Исследование динамики, структуры и параметров ЛСПР, развивающегося в газовой среде атмосферного давления при различных конструктивных и внешних электротехнических параметрах разряда.
-
Моделирование и оценка эффективности перспективных схем воздействия УФ - излучения ЛСПР на газовые среды применительно к проблеме разработки мощных фотодиссоционных газовых лазорор с оптической накачкой и систем газоочистки.
Научная новизна работы.
-
Показано, что о условиях ограничения расширения плазменного образования газовой средой и магнитным полем ПСПР может существо-ват ^ ь ipex различных квазистационарных режимах в зависимости от уровня вепнчимы средней удельной (на единицу длины межэлектродного промежутка) мощности джоулевого энергрвыделения РЭл в плазме разряда.
-
Установлено, что в магнитногазодинамическом режиме проявляется эффект радиационно-магнитной деградации ударной волны (УВ) с переходом её в квазипинчевом режиме в радиационно - магнитогазоди-камическую волну разряжения.
-
Показано, что яркостчые температуры и световой выход, генерируемого ЯСПР УФ - излучения, увеличиваются при переходе б энерго-мощностные режик і (Рэл5^ МВт/см) с образованием светоэрозионных паров. Интенсивность УФ излучения, генерируемою паровым слоем в общем световом потоке, выходящем с ударно-волновой границы разряда, максимальна во взрывном режиме и при РЭл»(1+20) МВт/см обеспечиваются условия, при которых световой выход разряда достигает максимальных значений.
-
Разработана и реализована в виде пакета прикладных программ незтационарная двумерная по пространственной координате, замкнутая математическая модель радиационно-плазмодинамических процессов в ЛСПР в плотных газовых средах.
-
Выявлена природа анизотропии свойств плазмы и газодинамической границы ЛСПР с энергомощностными параметрами, соответствующими магнитогазодинамическому режиму. Получены данные о пространственно-временной динамике и параметрах светоэрозионных паров межэлектродной вставки ЛСПР.
-
Установлены особенности динамики процесса фотодиссоциацйи молекул газового слоя под действием встречных потоков света. Выявлен эффект нелинейного ускорения фотодиссоционных волн, распространяющихся по поглощающему газу.
Практическая ценность работы.
"I. Обнаруженный эффект радиационно - магнитогазодинамической деградаций ударной р.олны может быть использован для разработки методов управления параметрами сильных ударных волн.
2. Получены данные о спектрально-яркостных характеристиках
ЛСПР в аргоне и воздухе атмосферного давление в широком диапазоне
изменения средней удельной мощности джоулевого энерговыдоленип,
необходимые при проектировании и создании высокоэффективных мощ
ных источников УФ излучения.
-
Определен оптимальный диапазон средней удельной мощности джоулевого знерговыделения (1+20) МВт/см, в котором максимален световой КПД (35+50) % при ярксстных температурах УФ-диапазона (20+30) кК и мижшален уровень величины удельной эрозии меж^г-^к-тродной вставки.
-
Дана оценка эффективности применения ЛСПР для фотовозбуждения активной лазерной среды и в системе очистки газовых смесей от сероводорода.
На защиту выносятся:
- физические и математические модели процессов, происходящих в ли
нейно-стабилизированном поверхностном разряде в газовых средах;
результаты численного моделирования и анализа радиационно -плазмодинамических процессов ЛСПР в аргоне и воздухе атмосферного давления в различных энергомощностных режимах; '
результаты исследования динамики УФ-фотолиза пространственно -ограниченных газовых слоев встречными световыми потоками и эффективности применения ЛСПР в системах накачки фотодиссоционных газовых ОКГ и очистки газовых смесей от сероводорода.
Апробация работы.
Основные результаты работы были представлены на научных семинаре НИИ ЭМ и кафедры Э8 МГТУ им. Н.Э. Баумана (1998 год), на 3-ем Всесоюзном совещании по химической и эксимерной люминисцен-ции, Мукачево, 1986 г., "Всесоюзных симпозиумах по радиационной плаз-модинамике", Москва, 1989 г., 1991 г., на "VI Всесоктачом совещание по фотохимии", Новосибирск, 1990 г., а также на "Межгосударственных симпозиумах по радиационной плазмодинамике", Москда, 1994 г., 1997 г., и конференции "Экология - 97", Санкт-Петербург, 1997 г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
.-3
Структура и объем работы.
Содержание работы отражено во взедение, трех главах и в заклют чении По объему работа состоиг из 134 страниц текста и содержит 50 рисунков. Библиография насчитывает 82 наименований.