З метою уточнення ролі дифузійних процесів у формуванні нерівноважного стану плазми електричної дуги експериментально досліджено розпад імпульсної аргонової та гелієвої плазми. Показано, що широко використовувані оцінки дифузійних втрат в електричній дузі істотно переоцінюють їх внесок у рекомбінаційні процеси. Проаналізовано роль теплопровідності задля пояснення розбіжності характеру спостережуваних результатів у гелії та аргоні.

Експериментально досліджено фізичні особливості плазми електричної дуги, що вільно горить в парах міді, із застосуванням швидкісних засобів вимірювання та методик. Встановлено, що плазма електричної дуги, що вільно горить в парах міді, в приелектродних областях та на периферії розряду, на відміну від відомих стабілізованих стінками дуг, виявляє нерівноважні властивості. Порушення рівноваги в плазмі визначається наявністю різких градієнтів її параметрів та відповідно просторовою неоднорідністю її випромінювальних та поглинальних характеристик. Механізмом, що відповідає за порушення рівноваги, є перенесення резонансного випромінювання, внаслідок чого реалізується часткова локальна термодинамічна рівновага. В досліджених режимах існування плазми електричної дуги, що вільно горить в парах міді, уточнено значення параметрів штарківського уширення спектральних ліній атома міді Cul - 515,3 та 510,5 нм.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311 + З86-53-04

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Квантова електроніка (радіофізика, радіотехніка)

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено взаємозв'язок градієнта тиску як одного з факторів нерівноважності плазми з фізикою процесів у щільній сильноіонізованій плазмі, а також роль у цих процесах самопоглинання резонансного випромінювання плазми. Для цього визначено вплив на розпад імпульсної електродугової плазми градієнта тиску, зумовленого її розширенням. Узагальнено рівняння Саха на більш характерний для електричної дуги випадок, коли плазма, крім атомних частинок у стані локальної термічної рівноваги (ЛТР), містить іонну компоненту у стані часткової ЛТР (ЧЛТР). Одержано критерій рекомбінаційної нерівноважності щільної сильноіонізованої плазми у режимі її розширення. Доведено, що роль перенесення випромінювання є неоднозначною і залежить від різниці температур, що реалізується в плазмі на довжині середнього вільного пробігу випромінювання.

Розглянуто питання генерації, фокусування та сепарації потоків часток у електродугових іонно-плазмових системах для обробки поверхонь. Експериментально вивчено та сформульовано фізичні основи процесу формування потоків плазми стаціонарної дуги низького тиску. З'ясовано особливості характеру прикатодних процесів у стаціонарній вакуумній дузі в широкому діапазоні параметрів розряду за умов жорсткого контролю на катодній поверхні. Визначено основні чинники, що впливають на швидкість і характер ерозії катода. Вивчено краплинну фазу ерозії катода. Отримано дані про розподіл крапель за розміром та їх просторовий розподіл, показано, що за розглянутих експериментальних умов основна витрата маси катода відбувається за рахунок потоків іонів і крапель. Проведено дослідження плазми стаціонарного вакуумного дугового розряду. Вперше проаналізовано просторовий розподіл складу плазми вакуумної дуги. Виявлено, що ступінь спрямованості іонних потоків зростає зі зменшенням зарядності іонів. Розкрито роль плазмових нестійкостей у процесі формування потоків часток. Досліджено радіальні потоки часток. Знайдено високу кількість газових іонів, що виникають у процесі перезарядження часток плазми катодного матеріалу на газовій мішені. Проаналізовано плазмооптичні властивості електромагнітних систем транспортування плазми.

Досліджено особливості дифузійного поширення парів електродного матеріалу у відкритій електричній дузі у випадку незначних розрядних струмів і невисоких температур плазмоутворюючих частинок. Визначено радіальний розподіл цих парів для двох температурних профілів: гауссоподібного, який апроксимує результати вимірювання температури у дузі, та одержаного з розв'язку рівняння теплопровідності.

Досліджено вплив теплопровідності, дифузії парів електродного матеріалу та гідродинамічних процесів на властивості вільнопідтримуваної електричної дуги в просторі між випаровуваними мідними електродами в атмосфері. Для моделювання процесів перенесення на периферії дуги в одновимірній циліндричній геометрії запропоновано метод поглинальної квазі-стінки. Установлено основні фактори тепловідведення в цій дузі. Показано, що характерними для розповсюдження пари електродного матеріалу в таких дугах можуть бути ударно-хвильові процеси. Вивчено вплив дифузійних процесів на радіальну структуру електричної дуги. Установлено тісний взаємозв'язок процесів тепловідведення та дифузії в її периферійних зонах.

Показана принципиальная возможность испарения или уменьшения размеров определенной части капель материала катода в плазменном потоке вакуумной дуги за счет их испарения под действием потоков заряженных частиц в пространстве массопереноса. Показано, что в зависимости от начальных размеров, капли в плазме могут охлаждаться, нагреваться до определенной температуры или испаряться. Эффективность испарения капельной фазы растет с увеличением плотности плазмы. Показано, что испарение капель в неизотермической плазме вакуумно-дугового разряда происходит главным образом под действием бомбардировки капель ионами.

Теоретично розглянуто вплив характеристик газового середовища на процес контракції (стягування) дугового розряду в атмосфері інертних газів. Розраховано та показано, що ступінь стягування дугового розряду визначається теплофізичними характеристиками газового середовища та характеристиками електрон-атомних зіткнень. Висвітлено вплив ефекту Рамзауера на характер контракції дугового розряду.

Розглянуто вплив характеристик газового середовища на процес теплової контракції (стягування) дугового розряду в суміші інертного газу з міддю. Проведено розрахунки і показано, що ступінь стягування дугового розряду визначається теплофізичними характеристиками газової суміші та характеристиками електрон-атомних зіткнень. Досліджено взаємний вплив ефектів Рамзауера та резонансу форми на характер контракції дугового розряду. Показано можливість нейтралізації впливу ефекту Рамзауера на контракцію дуги в газовій суміші.

Досліджено синтезовані вуглецеві субстанції, які формуються в електричній дузі під атмосферним тиском за умов протікання постійного струму, струмів промислової та кілогерцової частот. Досліджено вплив частоти струму на продуктивність одержання фулеренів і нанотрубок, які формуються в процесі синтезу. Показано, що на продуктивність негативно впливає зміна локальної концентрації електронів, яка відбувається як наслідок уведення частинок різної природи.

Сформулированы и численно решены задачи об управляющем магнитном поле в условиях электромагнитно-теплового взаимодействия неподвижной дуги с металлическим трубчатым электродом. Данные задачи представляют собой основу упрощенной математической модели процессов, происходящих в установке для прессовой магнито-дуговой сварки. Параболизация исходных уравнений позволила существенно упростить процедуру расчета управляющего поля. На основании численных исследований сделан вывод о допустимости предположения о квазинейтральности и локальной термодинамической равновесности электродуговой воздушной плазмы на всей области горения дуги.

За допомогою методів оптичної спектроскопії одержано радіальні профілі температури та електронної концентрації в плазмі електричної дуги між композиційними електродами на основі міді: Cu - W і Cu - Mo. У припущенні локальної термодинамічної рівноваги розраховано склад плазми електродугового розряду.

Исследован вопрос запуска сильноточного генератора плазмы, работающего при атмосферном давлении. На основании анализа обоснован выбор метода инициирования дуги высокочастотным напряжением. Предложен способ повышения надежности запуска плазменных устройств при использовании в цепях запуска импульсных повышающих трансформаторов. Приведены осциллограммы работы разработанного осциллятора, обеспечивающего надежное возбуждение дугового разряда в сильноточном генераторе плазмы.

Рассмотрена замкнутая математическая модель полого катода в дуговом режиме, описывающая процессы переноса в плазме активной зоны полого катода, на границе плазмы с катодом и на катодной поверхности. Модель позволяет вычислять основные локальные и интегральные характеристики катода, исследовать характеристики катодных узлов из различных материалов с применением различных плазмообразующих газов. Приведены результаты исследований.

За допомогою методів оптичної спектроскопії досліджено радіальні профілі температури плазми електричної дуги між електродами з композиційних матеріалів на основі міді Cu - Mo, що виготовлені за різними технологіями. Структурні зміни робочого шару електродів вивчено за допомогою металографічного методу. Встановлено, що в матеріалах, одержаних з використанням різних методів, утворюється суттєво різна вторинна структура. Показано, що стан поверхонь електродів впливає на температуру плазми на осі розряду та її радіальний розподіл.

Представлено результати досліджень впливу плазми електродугового розряду на стан поверхні композиційних електродів на основі міді (Cu-W і Cu-Mo). Структурні зміни робочого шару таких електродів досліджено за допомогою металографічних методів. Показано, що характер вторинної структури на поверхні електрода залежить від його складу та сили струму електричної дуги.

Проанализированы наиболее важные свойства плазмы электрической дуги с точки зрения ее теплотехнических применений. Особо отмечены такие важнейшие свойства электрической дуги как высокая энергетическая эффективность ее технологических применений вследствие минимальных потерь на транспорт электрического тока в ее канале и способность обеспечивать экстремальные режимы в тех или иных процессах, недостижимые обычно при использовании источников энергии химического типа. Показано, что определяющее влияние на режимы существования электродуговой плазмы имеют процессы теплопереноса.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж29137 Пошук видання у каталогах НБУВ