Анализ физических закономерностей развития плазмы газового разряда с учетом лучистого теплообмена

Содержание

Введение

Аксиальное развитие плазменного канала импульсного разряда высокого давления.

Температурная зависимость поглощения видимого света в передних слоях зоны прогрева

Яркостная температура канала разряда, измеренная по видимому излучению и температур за фронтом ударной волны

Заключение

Список использованной литературы

Введение:

При распространении волны сжатия по неподвижному холодному газу постоянной плотности в нем повышается давление. Иными словами, давление за фронтом тепловой волны пропорционально температуре, так что профиль давления примерно совпадает с профилем температуры на фронте. Существование градиента давления в волне приводит к тому, что газ разгоняется, разлетаясь от центра, масса его перераспределяется, стремясь сосредоточиться около периферии, у фронта тепловой волны. Возмущения распространяются по газу со скоростью звука.  Поэтому вначале, пока тепловая волна движется гораздо быстрее звука, вещество за нею не успевает прийти в заметное движение.  При этом, тепловая волна по мере распространения чрезвычайно быстро замедляется, и градиенты их исчезают за достаточно короткое время.

Работа посвящена исследованию   оптических закономерностей, возникающих при ударном сжатии газа с нормальными термодинамическими свойствами в присутствие продольного магнитного поля, удовлетворяющего условию адиабатичности.

Цель работы заключается в установлении   предельных значений яркостных характеристик искры в воздухе нормальной плотности, соответствующей эффективной температуре в видимой части спектра.

Научная новизна работы состоит в том, исследована явно нестационарная стадия развития разряда, на которой энергия распространяется по неподвижному воздуху путем лучистой теплопроводности и ударной волны,   по закону r~t2/5, а влияние магнитного поля сводиться как к изменению закона переноса энергии, так и структуры фронта свечения.

Глава I.  Краткий анализ физических закономерностей развития плазмы газового разряда с учетом лучистого теплообмена.

§ 1.1. Аксиальное развитие плазменного канала импульсного разряда высокого давления.

Количественную теорию процесса расширения канала искры, впервые, без учета действия собственного магнитного поля, развила Драбкина С.И. [1] В основу теории заложен гидродинамический механизм – пробой рассматривается как мощный точечный взрыв сопровождающийся образованием и распространением УВ. Уравнения газодинамики   решаются для случая цилиндрического взрыва в области ограниченной фронтом УВ совместно с граничными условиями задачи. В расчетах в качестве границы канала принимается цилиндрическая поверхность, температура которой равна 104К, т.е. область значительной ионизации газа. Непрерывное поступление энергии в разряд учитывается через её влияние на радиус канала. При этом бездоказательно принимается, что свойства автомодельности движения не нарушаются. Следовательно, не учитывается неадиабатичность процесса и вместо закона сохранения энергии записывается уравнение адиабаты. Уравнение состояния газа усложнено таким образом, чтобы связь между удельной внутренней энергией, давлением и плотностью газа выражалась в виде формально идентичном выражению для идеального газа, чем достигается возможность использования схемы Седова для решения задачи цилиндрического взрыва [2,3]. Позднее в [4] сконструировано уравнение состояния для плазмы с произвольной степенью ионизации в форме эквивалентной уравнению состояния однокомпонентной плазмы.

Процесс развития канала искры при сравнительно больших давлениях и умеренных токах, когда можно пренебречь магнитными силами, рассматривается в теории Брагинского [5]. В теории Драбкиной не вычисляется теплопроводность и температура в канале искры, так что эта теория не дает возможности непосредственно, исходя из закона нарастания тока разряда определить радиус плазменного канала искры, а лишь связывает скорость его расширения с выделявшейся в канале энергией, которая должна быть определена экспериментально. Механизм расширения канала искры здесь объясняется тем, что после пробоя газа в узком токоведущем канале резко повышается давление за счет выделения джоулева тепла. При этом канал, расширяясь, давит как поршень на нейтральный газ и выдвигаясь со сверхзвуковой скоростью, вызывает появление УВ, которая распространяясь по невозмущенному газу переносит фронт ионизации.