Работа посвящена проблеме шаровой молнии - редкому и во многом не изученному явлению природы. Приводится краткая история изучения проблемы шаровой молнии, ее характерные особенности и состояние. Показывается противоречивость собранных фактов, не укладывающихся в рамки законов современной физики, формулируются основные нерешенные задачи. Дана общая характеристика атмосферы и электрофизических процессов, протекающих в ней и непосредственно связанных с шаровой молнией. Приводятся данные о процессах в линейной молнии, коронном разряде, огнях Святого Эльма. Изложены примеры описаний наблюдений шаровой молнии и ее обобщенные параметры. Обосновываются условия наиболее вероятного образования шаровой молнии в природе, кратко анализируются аналогичные физические процессы. Описываются успешные эксперименты по ее воспроизведению в лаборатории. Обобщаются достоинства электроплазмохимической модели шаровой молнии, обсуждаются и объясняются "уникальные" свойства шаровой молнии, показываются возможные области ее использования, направления развития теории шаровой молнии.

Показано, что при развитии неустойчивости за счет радиального градиента плотности в скрещенных электрическом и магнитном полях в установках УТС может возникнуть частичное упорядочение конвективных ячеек, представляющих собой крупномасштабные вихревые возмущения. Такая корреляция между вихрями обеспечивает аномальный радиальный перенос частиц. Приведено описание конвективной динамики электронов. Получено линейное дисперсионное соотношение для указанных вихревых возмущений, а также конвективно-диффузионное уравнение для упорядоченной структуры конвективных ячеек. Построена пространственная структура таких конвективных ячеек. Радиальные размеры этих конвективных ячеек зависят от их амплитуд и существенно зависят от радиального градиента плотности.

In the l = 3/m = 9 Uragan-3M (U-3M) torsatron with an open helical divertor and RF produced and heated plasmas, effects of H-mode transition on (i) diverted plasma flow (DPF) magnitude in the spacings between the helical coils and (ii) fast ion escape into DPF are studied by using arrays of plane Langmuir probes and electrostatic ion energy analyzers. Data have been obtained on how the amount and energy of lost ions change with transition in several field periods. A strong toroidal nonuniformity in ion loss has been observed. The island structure of the real U-3M magnetic configuration and the locality of RF power injection into the plasma are considered as possible reasons for such nonuniformity.

Аналітично досліджено амбіполярну дифузію плазмових частинок в неоднорідній плазмі, що містить порошинки. Порошинки, які діють як "стоки" для зарядів, поводять себе як нерухомий фон, проте такий, що має змінний негативний заряд. Вони викликають значне зменшення електронної густини та зменшення характерної довжини дифузії. Порошинки представлено в космічній плазмі. На певних розмірах вони викликають помітну зміну у динаміці магнітного поля. Розглянуто роз'єднання динаміки плазми та магнітного поля в астрономічних вимірах.

Досліджено динаміку модульованого електронного пучка в бар'єрах однорідної та неоднорідної закритичної плазми за допомогою комп'ютерного моделювання методом макрочастинок. Розв'язано початково-граничну задачу в одно- та двовимірній геометрії. Досліджено конкуренцію між резонансною та сигнальною (на частоті модуляції) модами плазмово-пучкової системи. Вивчено вплив на динаміку пучка та взаємодію між сигнальною та резонансною модами плазмово-пучкової системи таких параметрів як глибина початкової модуляції пучка та густина його струму. Визначено діапазони густин струмів пучка, що відповідають різним режимам плазмово-пучкової турбулентності, та виявлено ряд характерних особливостей поведінки плазмово-пучкової системи для кожного з них. Досліджено взаємодію між модами плазмово-пучкової системи залежно від форми плазмового бар'єра, в якому рухається пучок. Показано, що спектр власних коливань плазмово-пучкової системи, які збуджуються пучком за поширення в неоднорідному плазмовому бар'єрі та конкурують із сигналом на частоті модуляції, змінюється в просторі та залежить від форми бар'єра. Досліджено вплив поперечної обмеженості пучка на його динаміку в плазмі. Відзначено декілька нових в порівнянні з одновимірним випадком ефектів (фокусування, філаментація, розбухання пучка).

Показано, що в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми за умов МГД-наближення може реалізуватися часткове фізичне моделювання ефектів, які притаманні МГД-взаємодії (зниження конвективного теплового потоку та збільшення сили лобового опору) під час спуску тіл в атмосфері Землі.

Запропоновано узгоджений статистичний опис кінетики та гідродинаміки запорошеної плазми на основі методу нерівноважного статистичного оператора Д. Зубарєва. Побудовано нерівноважний статистичний оператор та узагальнено рівняння переносу узгодженого опису кінетики порошинок і гідродинаміки електронів, іонів і нейтральних атомів для випадків поведінки системи з консервативними та парціальними змінними. У наближенні слабонерівноважних процесів досліджено спектр колективних збуджень запорошеної плазми у гідродинамічній границі за допомогою теорії збурень для колективних мод.

До настоящего времени гидродинамика плазмы изучалась без адекватного учета релаксации температур и скоростей компонент. Цель работы - учет релаксационных процессов путем аналитического рассмотрения на основе кинетического уравнения Ландау и обобщения метода Чепмена - Энскога. Построена гидродинамика полностью ионизированной электрон-ионной плазмы с учетом релаксационных явлений выравнивания температур и скоростей компонент вблизи завершения релаксации. Получены функции распределения компонент плазмы, уравнения гидродинамики и выражения для входящих в них кинетических коэффициентов. Интегральные уравнения теории приближенно решены с помощью метода разложения по полиномам Сонина. Дополнительно учтено, что отношение масс электрона и иона мало.

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.

Набув подальшого розвитку алгоритм розв’язання нелінійного рівняння для поля, що описує взаємодію об’ємних та поверхневих хвиль у напівобмеженій плазмі з урахуванням різниці в масштабах областей локалізації хвиль. Знайдено точний розв'язок для лінійної об’ємної хвилі в напівобмеженій плазмі та виявлено, що об’ємна хвиля є просторово неоднорідною біля межі, причому ця неоднорідність дає істотний внесок у взаємодію об’ємних і поверхневих хвиль. Розраховано характеристики взаємодій трьох і чотирьох поверхневих та об’ємних хвиль з урахуванням особливостей напівобмеженого середовища, в тому числі вторинної неоднорідної ленгмюрівської хвилі, генерованої поверхневими коливаннями. Показано, що відхилення нерегулярного профілю шорсткої поверхні від площини під час дослідження розщеплення спектру поверхневих плазмонів не можна вважати малим параметром і користуватися теорією збурень, як це робилось раніше. Запропоновано новий непертурбативний підхід до розрахунку поверхневих полів. На основі розв'язків знайдених рівнянь надано пояснення розщеплення поверхневого резонансу.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.23,022 + В333.311,022

Рубрики:

Динаміка плазми

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: РА401001 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В652.473.2 + В652.448 + В333.23

Рубрики:

Спалахи на Сонці. Вибухи на Сонці

Динаміка плазми

Шифр НБУВ: Ж14258 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати комп'ютерного моделювання динаміки заряджених згустків у кільватерному полі в однорідній та неоднорідній плазмі. Моделювання за допомогою методу крупних частинок у комірках виконано для електронних і протонних згустків в електронно-протонній плазмі. Результати моделювання порівняно з аналітичними розрахунками. Показано, що для іонних згустків зворотним впливом збуджених ними кільватерних полів можна знехтувати на відстанях у декілька десятків довжин кільватерних хвиль, тому механізм збудження таких полів пов'язаний лише з фронтами згустку. Для електронних згустків помітна деформація профілю густини заряду відбувається вже на відстані порядку довжини кільватерної хвилі. В цьому випадку за рахунок розбиття первісного згустку на мікрозгустки з'являються додаткові механізми збудження кільватерних полів: черенковський (для довгих згустків) і пов'язаний із фокусуванням мікрозгустків.

Рассмотрена электронно-пылевая плазма, состоящая из наноразмерных частиц и эмитированных ими электронов. Показано, что при однородном пространственном распределении электронов, которое отклоняется от однородности только в окрестности частиц, заряд частиц может быть формально разделен на 2 части: индивидуальный для каждой частицы "видимый" заряд и общий для всех частиц заряд нейтрализованного фона. Видимый заряд частиц может быть как отрицательным, так и положительным, тогда как полный заряд всегда положителен. Ввиду того, что взаимодействие частиц определяется видимыми зарядами, возможно их притяжение. Продемонстрировано состояние равновесия между притяжением и отталкиванием частиц.

Проаналізовано властивості зони компресії у самостиснених плазмових потоках, які генеруються магнітоплазмовим компресором (МПК). Увагу приділено виявленню залежностей основних параметрів плазми в потоках плазми, що стискаються, від початкових умов. Експериментально показано, що зменшення початкової концентрації робочого газу призводить до збільшення густини плазми в зоні компресії. Проведено дослідження просторових розподілів струмів, що протікають в плазмових потоках, за різних початкових концентрацій робочої речовини в каналі МПК. Встановлено, що зменшення початкової концентрації, в межах даних експериментів, призводить до витіснення струму з зони компресії.

Рассмотрено условие реализации и устойчивости винтовых мод с азимутальными волновыми числами m = +- 1 в цилиндрическом плазменном шнуре с криволинейным магнитным полем, по которому течет однородный ток вдоль оси шнура. Предположено, что внутри и снаружи шнура есть постоянные вертикальные магнитные поля, шнур окружен бестоковой плазмой, а за его границей азимутальное магнитное поле уменьшается обратно пропорционально расстоянию от границы шнура. В приближении "тонкого" плазменного шнура получены дисперсионные уравнения для устойчивых и неустойчивых мод. Анализ этих уравнений проведен для случая разрывного вертикального магнитного поля на границе шнура. Определены условия распространения указанных волновых мод. Получено, что неустойчивые моды с m = +- 1 не реализуются. Результаты работы могут быть использованы для интерпретации поведения солнечных магнитных трубок по измерениям с космических аппаратов.

Моделирование взаимодействия проводящего тела с потоком плазмы является важным этапом разработки научных и технологических диагностических приборов, элементов конструкций перспективных космических аппаратов и систем. Цель статьи - обоснование разработанного авторами алгоритма численного моделирования взаимодействия проводящего заряженного тела с потоком разреженной плазмы. Описаны ключевые элементы алгоритма решения двумерной системы уравнений Власова-Пуассона на примере задачи сверхзвукового поперечного обтекания проводящего цилиндра низкотемпературной неизотермической разреженной плазмой. В алгоритме реализована возможность решения уравнений Власова конечно-разностными методами растепления или методом характеристик. При расчете локально равновесного самосогласованного электрического поля для электронной компоненты использованы модели Власова-Пуассона и Пуассона-Больцмана в приближении локально равновесных электронов и с учетом стока электронов на поверхности тела в приближении центрального поля. Сформулированы критерии применимости приближенных моделей Пуассона-Больцмана а окрестности обтекаемого тела. Достоверность получаемых результатов подтверждена как проведением тестовых расчетов известных модельных задач, так и сравнением результатов решения одинаковых физических задач с использованием разных математических моделей. Рассчитаны полные токи на поперечно обтекаемый заряженный цилиндр в зависимости от потенциала, ионного скоростного отношения и степени неизотермичности плазмы. Использование в алгоритме конечно-разностного метода расщепления для решения уравнений Власова и вложенных сеток открывает возможности развития алгоритма для учета столкновений в плазме и включения в расчетную схему источников и стоков заряженных частиц. результаты могут быть использованы в диагностике низкотемпературной разреженной плазмы и проектировании элементов конструкции космических аппаратов и систем.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.23 + В333.263

Рубрики:

Динаміка плазми

Взаємодія електромагнітних хвиль з плазмою

Шифр НБУВ: Ж43925 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Шляхом чисельного моделювання еволюції плазми досліджено формування частинок у плазмі зварювального аерозолю, що утворюється при зварюванні металів у захисному газі. Модель еволюції плазми зварювального аерозолю включає такі процеси: емісію пари із зони дуги та її змішування з захисним газом, утворення та зростання зародків за рахунок конденсації пари і коалесценції, отвердіння рідких крапель з утворенням первинних частинок, коагуляцію первинних частинок з утворенням інгаляційних частинок зварювального аерозолю у зоні дихання зварників. Результати чисельного моделювання порівнюються з експериментальними даними щодо питомої поверхні, хімічного складу та залежності розміру інгаляційних частинок від температури захисного газу.

Наведено результати досліджень, які узагальнюють метод Чемпена - Енскога на етапи еволюції, більш ранні за гідродинамічний етап. Розроблено загальну теорію просторово-однорідних релаксаційних процесів в околі гідродинамічних станів шляхом розгляду цих процесів на етапі їх завершення. Досліджено задачу Греда в однокомпонентному газі та повністю іонізованій плазмі, знайдено поправки до відомих у літературі результатів. Проаналізовано релаксацію швидкостей і температур компонент просторово-однорідної плазми й обчислено поправки до результатів наближення локальної рівноваги. Досліджено гідродинаміку плазми за наявності в ній релаксаційних процесів, одержано відповідні кінетичні коефіцієнти та моди двокомпонентної плазми.