Исследование механизма филаментации наносекундного поверхностного барьерного разряда. Часть 1. Приближение локального поля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проведено численное исследование применимости ранее предложенного механизма филаментации поверхностного барьерного разряда в азоте при положительной полярности наносекундного импульса напряжения к описанию аналогичного процесса в азоте и воздухе в случае импульса отрицательной полярности. Результаты расчетов показали, что и в этом случае, и в азоте, и в воздухе есть признаки успешного моделирования эффекта филаментации, но при этом общая динамика развития разряда качественно расходится с наблюдаемой в эксперименте. Предполагается, что причина неудачного моделирования в грубости используемого приближения локального поля в областях с резкими градиентами концентрации электронов, присущими зоне филаментации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Р. Соловьев

Московский физико-технический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: vic__sol@mail.ru
Россия, Долгопрудный, Московская область

Д. А. Лисицын

Московский физико-технический институт

Email: vic__sol@mail.ru
Россия, Долгопрудный, Московская область

Н. И. Караваева

Московский физико-технический институт

Email: vic__sol@mail.ru
Россия, Долгопрудный, Московская область

Список литературы

  1. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 114001.
  2. Kinefuchi K, Starikovskiy A.Y., Miles R.B. // Physics of Fluids. 2018. V. 30. P. 106105.
  3. Babaeva N.Yu, Tereshonok D.V, Naidis G.V. // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. P. 044008.
  4. Zhu Y., Starikovskaia S. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 124007.
  5. Zhu Y., Wu Y., Wei B., Liang H., Jia M., Song H., Li Y. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 53. P. 6517.
  6. Bayoda K.D., Benard N., Moreau E. // J. Applied Phys. 2015. V. 118. P. 63301.
  7. Александров Н.Л., Стариковский А.Ю. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 126.
  8. Starikovskiy A., Aleksandrov N. // Prog. Energy Combust. Sci. 2013. V. 39. P. 61.
  9. Starikovskaia S.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 353001.
  10. Stepanyan S.A., Starikovskiy A.Yu., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23. P. 045003.
  11. Shcherbanev S.A., Ding Ch., Starikovskaia S.M., Popov N.A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 065013.
  12. Ding Ch., Khomenko A.Yu., Shcherbanev S.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 085005.
  13. Shcherbanev S.A., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Combustion and Flame. 2017. V. 176. P. 272.
  14. Ding Ch., Jean A., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 045013.
  15. Соловьев В.Р. // Физика плазмы. 2022. Т.48. С.552.
  16. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. P. 125208.
  17. Soloviev V.R. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1698. P. 012026.
  18. Soloviev V.R, Anokhin E.M, Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 035006.
  19. Wormeester G., Pancheshnyi S., Luque A., Nijdam S., Ebert U. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 505201.
  20. Железняк M.Б., Мнацаканян A.Х., Сизых С.В. // ТВТ. 1982. Т. 20. C. 423.
  21. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Физика плазмы. 1992. Т. 18. С. 888.
  22. Kossyi I.A., Kostinsky A.Yu., Matveyev A.A., Silakov V.P. // Plasma Sources Sci. Technol. 1992. V. 1. P. 207.
  23. Chng T.L., Lepikhin N.D., Orel I.S, Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 035017.
  24. Bacri J., Medani A. // Physica B+C. 1982. V. 112. P. 101.
  25. Полак Л.С., Словецкий Д.И., Соколов А.С. // Химия высоких энергий. 1972. T. 6. C. 396.
  26. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М.: Атомиздат, 1974. С. 264, 271.
  27. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука. 1966. С. 394
  28. Lagmich Y., Callegari Th., Pitchford L.C., Boeuf J.P. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 095205.
  29. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 927. P. 012059.
  30. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 114001.
  31. Kinefuchi K, Starikovskiy A.Y., Miles R.B. // Physics of Fluids. 2018. V. 30. P. 106105.
  32. Babaeva N.Yu, Tereshonok D.V, Naidis G.V. // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. P. 044008.
  33. Zhu Y., Starikovskaia S. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 124007.
  34. Zhu Y., Wu Y., Wei B., Liang H., Jia M., Song H., Li Y. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 53. P. 6517.
  35. Bayoda K.D., Benard N., Moreau E. // J. Applied Phys. 2015. V. 118. P. 63301.
  36. Александров Н.Л., Стариковский А.Ю. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 126.
  37. Starikovskiy A., Aleksandrov N. // Prog. Energy Combust. Sci. 2013. V. 39. P. 61.
  38. Starikovskaia S.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 353001.
  39. Stepanyan S.A., Starikovskiy A.Yu., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2014. V. 23. P. 045003.
  40. Shcherbanev S.A., Ding Ch., Starikovskaia S.M., Popov N.A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 065013.
  41. Ding Ch., Khomenko A.Yu., Shcherbanev S.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 085005.
  42. Shcherbanev S.A., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Combustion and Flame. 2017. V. 176. P. 272.
  43. Ding Ch., Jean A., Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 045013.
  44. Соловьев В.Р. // Физика плазмы. 2022. Т.48. С.552.
  45. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. P. 125208.
  46. Soloviev V.R. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1698. P. 012026.
  47. Soloviev V.R, Anokhin E.M, Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 035006.
  48. Wormeester G., Pancheshnyi S., Luque A., Nijdam S., Ebert U. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 505201.
  49. Железняк M.Б., Мнацаканян A.Х., Сизых С.В. // ТВТ. 1982. Т. 20. C. 423.
  50. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Физика плазмы. 1992. Т. 18. С. 888.
  51. Kossyi I.A., Kostinsky A.Yu., Matveyev A.A., Silakov V.P. // Plasma Sources Sci. Technol. 1992. V. 1. P. 207.
  52. Chng T.L., Lepikhin N.D., Orel I.S, Popov N.A., Starikovskaia S.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 035017.
  53. Bacri J., Medani A. // Physica B+C. 1982. V. 112. P. 101.
  54. Полак Л.С., Словецкий Д.И., Соколов А.С. // Химия высоких энергий. 1972. T. 6. C. 396.
  55. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М.: Атомиздат, 1974. С. 264, 271.
  56. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука. 1966. С. 394
  57. Lagmich Y., Callegari Th., Pitchford L.C., Boeuf J.P. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 095205.
  58. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 927. P. 012059.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема реализации поверхностного барьерного разряда

Скачать (86KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема учитываемых процессов

Скачать (219KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Профили ne, E/N (а) и скоростей процессов возбуждения Н и С состояний (б) в сечении разряда x = 0.01мм в N2 при V = +40 кВ, N/N0 = 4 без коррекции (1) и с коррекцией (2) констант скорости возбуждения Н- и С-состояний

Скачать (138KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальные кривые стример-филаментарного перехода в N2 (1) и воздухе (2) для импульсов положительной (красные кружки) и отрицательной (синие треугольники) полярности [13]

Скачать (96KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Эволюция профиля ne в сечении разряда х = 0.005 мм; азот N2, V = +40 кВ, N/N0 = 8 (а); профили дрейфовой компоненты мощности энерговклада jdr E и отношения потоков –jdif /jdr в сечении разряда х = 0.005 мм в момент t = 0.2 нс (б)

Скачать (154KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Эволюция профиля ne в сечении разряда х = 0.005 мм; воздух, V = +40 кВ, N/N0 = 8

Скачать (92KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эволюция профиля ne в сечении разряда х = 0.05 мм в N2 (сплошные кривые) и воздухе (штриховые); V = –40 кВ, N/N0 = 6 (a); эволюция профилей источника избыточной ионизации (сплошные кривые) и E/N (штриховые) в сечении разряда х = 0.05 мм в азоте N2; V = –40 кВ, N/N0 = 6 (б)

Скачать (184KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Пространственные распределения ne в воздухе в ед. 1015 см–3 в моменты 0.06 (a) и 0.08 нс (б); V = –40 кВ, N/N0 = 6

Скачать (155KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Пространственные распределения ne в ед. 1015 см–3 (a) и потенциала в ед. кВ (б) в азоте в момент времени 0.06 нс; V = –40 кВ, N/N0 = 6

Скачать (157KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024