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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».