Введение к работе
Актуальность, теми. Исследование газового разряда стимулируется целым рядом практических применений. Это, прежде всего, задача создания молекулярных лазеров с высокой выходной иоіціюсть». Ее решение, в частности, лежит ira пути повн тения числа частиц, участвующих в инверсии, т.е. повышения давления активной средн.. Несмотря на то, что условия, которым должен удовлетворять газовый разряд, предназначенный для возбуждения активной среда лазера, были сформулироваті более десяти лет назад, уровень понимглгая физических процессов, протекающих в объемном самостоятельном разряде при повышенных давлениях (Р5ШГорр), восьма далек от желаемого. Это является существенным препятствием при конструировании и разработке газоразрядных приборов, в которых используется самостоятельный разряд.
Основную особенность динамики плазмы составляет возникновение в ней внутренних электрических полей, оказывающих определяющее влияния на ео движение. Это проявляет себя при наличии, движении и росплывагош макроскопических неодно-родностей в плазме/ Действительно, вследствии различия в скоростях диффузии и дрейфа электронов и ионов, электронная и ионная компоненті! неоднородности стремятся разделиться. При этом образуется носкомгонеированнып электрический заряд, создающий электрическое поло. В результате неоднородности движутся и расплываются таким образом, что плазма остается квазиней'трад'ьной. R связи с этим нообзодщш исследования по вы-яснетш механизмов внутренішх переносов плнзто f разряде.
Использование стационарных разрядов при создашпі мо
лекулярішх лазеров затрудаено также тем, что при сравнительно небольших значениях разрядного тока разогрев газа приводит к тепловой контракции, которая существенным образом нарушает однородность параметров плазми. Для того, чтобы повысить энерговклад в газ, возбуждая его стационарным объемным разрядом, требуется увеличить отвод тепла из области разряда. С отой целью газ продувается через разрядный промежуток и тем самым осуществляется конвективный отвод тепла из области разряда. В связи с этим возникает необходимость исследования структур газового разряда в потоке газа.
Научная новизна.
В диссертации построена одномерная математическая модель, описывающая процессы амбгагалярного дрейфа плазмы в тлеющем разряде и предложен эффективный алгоритм численного решения нелинейных дифференциальных уравнений, входящих в модель.
Построена математическая модель и алгоритм численного решения задачи, моделирующей двумерные процессы в разряде. Исследовано влияние радиальной диффузии электронов и ионов на процесс горения тлеющего разряда с внешней ионизацией.
Предложена численная двумерная модель положительного столба тлеющего разряди а потоке газа, включающая в себя газодинамические уравнения в изобарическом приближении. Построен алгоритм совместного решения газодинамических уравнений с уравнениями, описывающими электрические характеристики разряда. Изучена структура половительного столба тлеющего разряда в потоке газа, а также влияние электрических параметров разряда на скорость и температуру
- ь
газа.
Предложенные алгоритмів роалиловаш в виде комплект программ.
Практическая ценность работа. -Результати исследований, проводешшх' п дисссртяціг.*, могут бить использоваїш при проектировании и расчетах " лазерных установок, гдо тлеющий разряд исгюльзуэтся в качество основного источника'энергии.
Созданный комплекс программ может быть использован для численного исследования структур газсвого разряда в ФИ4Э им. ИіВ.Курчатова, в МГУ им. М.В.Ломоносова и в ДОМ им. М.В.Келдыша.
Апробация работы.
Основные результаты и выводы, приводенпие в диссертации, докладывались:
на конференции молодых ученых 1ТАЭ им. И.В.Курчатова,
на конференции молодых ученых факультета ЕМиК МГУ гол. М.В.Ломоносова,
на соминаре в ФМЛЭ им. И.В.Курчатова.
Публикации.
По темо диссертации опубликованы три работы.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения и трех глав. Общий объем работы составляет 107 страниц. Библиография включает 65 пг.гмо-новапий.- Диссертация содеротт 22 рисунка и одну таблицу.