Физические процессы в движущейся плазме многокомпонентных инертных и химически активных смесей тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.05 ВАК РФ

На правах рукописи

ШИБКОВА Лидия Владимировна

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДВИЖУЩЕЙСЯ ПЛАЗМЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ИНЕРТНЫХ И ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СМЕСЕЙ

01 02 05 - механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□ОЗ15В819

Москва - 2007

003158819

Работа выполнена на физическом факультете Московского государственного университета имени М В Ломоносова

Научный консультант доктор физико-математических наук, профессор

Александров Андрей Федорович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук

Коссый Игорь Антонович,

доктор физико-математических наук Леонов Сергей Борисович )

доктор физико-математических наук, профессор Сысоев Николай Николаевич,

Ведущая организация Институт проблем механики

Российской Академии Наук

Защита диссертации состоится " 31 " октября 2007 г в 11 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 002 110 03 при Объединенном институте высоких температур РАН по адресу 125412, г Москва, ул Ижорская, 13/19, Институт высоких температур РАН, Экспозиционный зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИВТ РАН Автореферат разослан «X ?» О 9_2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002 110 03 доктор технических наук

В А Зейгарник

© Объединенный институт высоких температур РАН, 2007 © Физический факультет МГУ имени М В Ломоносова, 2007

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В целях достижения оптимальных параметров плазменных устройств часто приходится идти по пути усложнения химического состава рабочей среды При этом в разрядах в многокомпонентных смесях протекают процессы, несущественные для однокомпонентных сред Например, в смеси инертных газов возникает пространственно-неоднородное перераспределение компонентов смеси, что может приводить к снижению эффективности работы таких плазменных устройств, как газоразрядные лазеры, газоразрядные источники света и др Неучет влияния пространственного разделения смеси также приводит к значительным ошибкам в определении концентрации химически активных компонентов при использовании актинометрического метода диагностики в плазменных реакторах Еще одна важная проблема, которая решается с помощью плазменных технологий, это очистка инертных газов от примесей, так как потребность в чистом веществе возрастает непрерывно, а требования к его чистоте ужесточаются

В химически активных смесях возникают нехарактерные для инертных газов процессы, приводящие к частичному или полному качественному изменению состава смеси Так разряды, создаваемые в молекулярных газах (воздух, водород, азот, кислород и их смеси), приводят к эффективной диссоциации молекул, наработке активных радикалов и нагреву рабочей среды, что не наблюдается в смесях инертных газов А эти процессы в разрядах в горючих воздушно-углеводородных смесях могут привести к полному изменению первоначального состава, что связано, в частности, с процессами воспламенения и горения Исследование влияния различных типов газовых разрядов на эти процессы актуально с точки зрения необходимости в условиях высокоскоростных потоков обеспечить быстрое объемное воспламенение углеводородного топлива, что актуально для развития современной авиации Изучение процесса воспламенения и горения углеводородных смесей в условиях низкотемпературной плазмы важно как с точки зрения фундаментальных исследований механизмов и кинетики атомно-молекулярных превращений при наличии сильных электрических полей, так и с точки зрения оптимизации плазмохимических процессов Возникла задача поиска оптимальных способов создания низкотемпературной плазмы в высокоскоростных потоках газа, изучения влияния газового разряда на газодинамические характеристики потока вблизи обтекаемого тела и выявления механизма быстрого воспламенения углеводородных топлив Поэтому для более глубокого понимания физико-химических процессов, протекающих при воспламенении углеводородных смесей в газовой и жидкой фазах с помощью низкотемпературной плазмы, актуальным является проведение, как экспериментальных исследований, так и сопоставление их с расчетами в рамках физических моделей влияния газового разряда на инициирование горения

Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование фундаментальной научной проблемы, связанной с изучением физических процессов, протекающих в движущейся неравновесной низкотемпературной плазме, создаваемой в многокомпонентных смесях инертных газов, а также в многокомпонентных смесях химически активных молекулярных газов

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи

- экспериментальное исследование степени пространственно-временного перераспределения компонентов смесей инертных газов и выявление ответственных за наблюдаемое разделение механизмов в условиях диффузионного режима существования стационарного и импульсного разрядов,

- изучение пространственно-временной эволюции параметров неравновесной плазмы, создаваемой на диэлектрической антенне новой разновидностью самостоятельного поверхностного СВЧ-разряда, а также исследование газодинамических возмущений, возникающих в условиях изучаемого разряда,

- реализация быстрого плазменно-стимулированного воспламенения и горения газообразных и жидких углеводородов с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы поверхностного СВЧ-разряда в неподвижном воздухе и высокоскоростных газовых потоках,

- проведение математического моделирования с целью выявления основного механизма, ответственного за воспламенение углеводородного топлива в условиях газоразрядной плазмы, и с целью изучения возможности уменьшения локального коэффициента турбулентного трения с помощью поверхностного СВЧ-разряда

Методы исследования В ходе выполнения диссертации использовался широкий набор методов исследования с применением следующего диагностического оборудования монохроматоры и спектрографы с цифровой регистрацией спектра, блок зондовой диагностики с цифровой регистрацией вольт-амперных характеристик двойного и одиночного зондов, высокоскоростная камера, установка теневой диагностики, рефракционные лазерные датчики, система измерения проводимости пламени, цифровые фотоаппараты и видеокамеры, цифровые осциллографы, компьютеры Для решения поставленных задач применялись как бесконтактные, так и контактные диагностические методы Исследования проводились, как в разряде постоянного тока, так и в режиме импульсной модуляции разрядного тока, а также в условиях импульсного самостоятельного поверхностного СВЧ-разряда Измерения основных параметров плазмы проводились с временным и пространственным разрешением Применение импульсного разряда позволяло изучить временной ход основных параметров плазмы в активной фазе разряда, а также в стадии послесвечения, где процессы могут быть "разрешены" во времени

Пространственно-временное распределение концентраций атомов многокомпонентных смесей инертных газов определялось по относительным интенсив-ностям спектральных линий атомов примесей и буферного газа Функция распределения электронов по энергиям определялась из вольтамперных характеристик тока на зонд с последующей обработкой по методу регуляризации А Н Тихонова и из вторых производных по потенциалу зондового тока Временной ход напряженности электрического поля в плазме определялся по разности потенциалов пространства двух зондов, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга Концентрация метастабильных атомов измерялась методом поглощения с учетом сверхтонкой структуры спектральных линий Для получения информации о кинетике убегающих электронов на начальной стадии импульсного разряда использовались зондовый метод, метод задерживающих потенциалов и метод селекции электронов по скоростям с помощью поперечного магнитного поля Концентрация заряженных частиц в послесвечении измерялась методом зондирующего импульса малой амплитуды и длительности При измерении радиального распределения ионов примеси использовался метод С Д Вагнера, основанный на теории тока на зонд в двухкомпонентной плазме Динамика пространственного перераспределения компонентов бинарной пеннинговской смеси исследовалась по изучению времени релаксации метастабильных атомов буферного газа в стадии деионизации плазмы

Общий вид поверхностного СВЧ-разряда и динамика его развития фиксировались с использованием скоростной цифровой фотокамеры Теневое фотографирование использовалось для визуализации газодинамических возмущений (ударные волны, каверны плотности), возникающих при создании поверхностного СВЧ-разряда Температура газа определялась спектроскопическим методом, основанным на регистрации распределения интенсивностей линий вращательной структуры полос двухатомных молекул N2, СЫ, Нг и С2 При измерении временного хода температуры газа использовался полихроматор на базе двух монохроматоров с фотоэлектронными умножителями в качестве приемников излучения При измерении средней за длительность СВЧ-импульса температуры газа использовался спектрограф с ПЗС линейкой в качестве приемного устройства излучения Концентрация электронов измерялась зондовым методом с использованием как одиночного, так и двойного зондов Концентрация электронов в плазме поверхностного СВЧ-разряда в воздухе измерялась также спектроскопическим методом по регистрации штарковского уширения спектральной линии Нр с длиной волны Я=486,1 нм с учетом таких уширяющих факторов, как аппаратная функция монохроматора, эффект Доплера, внешний микроволновой эффект Штарка и влияние ширины входной щели монохроматора Период индукции определялся несколькими способами, а именно по минимальной длительности СВЧ-импульса, приводящего к появлению

характерного свечения пламени, по резкому возрастанию интенсивности свечения молекулярной полосы возбужденного радикала СН с длиной волны канта 431,5 нм (полоса (0,0) перехода А2Д->Х2п), по времени появления сигнала с двойного зонда, по времени возникновения тока через плоский конденсатор Воспламенение высокоскоростного потока детектировалось также по резкому изменению общего вида спектра излучения плазмы и по резкому увеличению температуры газа

Научная новизна работы заключается в следующем

- впервые выполнено комплексное исследование явлений переноса, определяющих степени радиального и аксиального разделений компонентов в бинарных и тройных смесях инертных газов в положительном столбе газового разряда,

- впервые экспериментально показана взаимосвязь аксиального и радиального разделения компонентов смесей инертных газов в положительном столбе газового разряда,

- впервые обнаружено явление уменьшения эффективной диффузионной длины разряда для атомов примеси, оказывающее существенное влияние на динамику радиального разделения компонентов смеси,

- предложен и реализован высокопроизводительный, экологический, безотходный, плазменный метод очистки технического гелия,

- впервые в широком диапазоне давлений воздуха (р= 10"3- 103 Topp) выполнено комплексное систематическое исследование параметров низкотемпературной плазмы, создаваемой новой разновидностью СВЧ-разряда, поддерживаемого поверхностной волной на диэлектрических антеннах, а также газодинамических возмущений, возникающих в условиях изучаемого разряда,

- впервые реализовано быстрое плазменно-стимулированное воспламенение и горение газообразных (пропан) и жидких (спирт, бензин, керосин) углеводородов в условиях поверхностного СВЧ-разряда в неподвижном воздухе и высокоскоростных газовых потоках и проведено комплексное систематическое исследование этих процессов,

- на основе математического моделирования показано влияние плазменных эффектов на быстрое воспламенение углеводородного топлива в условиях низкотемпературной плазмы

Эти результаты являются оригинальными и получены впервые Достоверность полученных результатов Экспериментальные результаты получены с помощью комплекса независимых диагностических методик на различных экспериментальных установках, подтверждаются сравнением измеренных величин с результатами теоретических и экспериментальных работ других исследователей в России и за рубежом, а также данными численного моделиро-

вания исследуемых явлений Таким образом, полученные результаты являются вполне обоснованными и достоверными

Личный вклад автора Вклад соискателя в работы, написанные в соавторстве и вошедшие в диссертацию, является определяющим Автором по научному направлению, связанному с изучением физических процессов в многокомпонентных смесях инертных газов, сформулирована постановка проблемы, разработаны и созданы экспериментальные установки, проведены комплексные экспериментальные исследования и численное моделирование, выполнен анализ полученных результатов По научному направлению, связанному с изучением физических процессов в химически активных газах, автором проведено систематическое исследование свойств новой разновидности поверхностного СВЧ-разряда в широком диапазоне условий его существования, впервые осуществлено применение данного разряда для быстрого воспламенения жидких углеводородов, поставлены задачи для численного моделирования влияния поверхностного СВЧ-разряда на характеристики погранслойного течения и на воспламенение пропан-воздушного сверхзвукового потока, проведен анализ влияния плазменных эффектов на процесс быстрого воспламенения в условиях низкотемпературной плазмы, а также анализ результатов численного моделирования влияния поверхностного СВЧ-разряда на характеристики погранслойного течения

Практическая значимость работы Полученные в работе данные о степени пространственного разделения компонентов бинарных и тройных смесей инертных газов и времени установления стационарного уровня разделения в зависимости от параметров разряда могут быть использованы для оптимизации работы существующих устройств и для целенаправленной разработки и конструирования новых приборов, использующих в качестве рабочего вещества многокомпонентные смеси газов Полученные в диссертации результаты явились фундаментальной основой для разработки и создания лабораторного прототипа разделительной установки На способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей автором получен патент

Результаты, касающиеся поверхностного СВЧ-разряда, представляют не только академический интерес, но являются научной базой для выработки рекомендаций по использованию газоразрядной плазмы при создании летательных аппаратов нового поколения, для оценки влияния плазменных образований на по-гранслойное течение и ускорение воспламенения

Квалификационная ценность результатов исследований признана российским и международным научными сообществами, в частности, посредством предоставления грантов Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проекты РФФИ № 02-02-17116, № 05-02-16532, № 05-02-30054), грантов Международного Научно-Технического Центра (проекты МНТЦ №443, №1866, №2248) и Нидерландского научного общества (проект М\ЛЮ № 047-016 019)

Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ряде международных и национальных конференций, симпозиумах, рабочих семинарах и совещаниях, в том числе на Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (ФНТП, Киев, 1979, Ленинград, 1983, Киев, 1986, Минск, 1991, Петрозаводск, 1995), на Европейских симпозиумах по атомно-молекулярным столкновениям в ионизованных газах (ESCAMPIG - Дубровник, 1980, Оксфорд, 1982, Бари, 1984, Орлеан, 1990, Санкт-Петербург, 1992, Дублин, 1998), на Международных конференциях по явлениям в ионизованных газах (ICPIG - Прага, 1973, Минск, 1981, Дюссельдорф, 1983, Сванси, 1987, Нью-Йорк, 1995, Тулуза, 1997), на Всесоюзных конференциях по электрон-атомным столкновениям (ВКЭАС - Ленинград, 1981, Чебоксары, 1991), на Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Фрунзе, 1983), на Всесоюзном совещании по физике электрического пробоя газов (Тарту, 1984), на Всесоюзной конференции по процессам ионизации с участием возбужденных атомов (Ленинград, 1988), на Международных конференциях "Мощное СВЧ излучение в плазме" (Strong microwave in plasmas - Звенигород, 1994, Нижний Новгород, 1990, 2000, 2003, 2005), на Международных рабочих семинарах "СВЧ-разряды основные свойства и применения" (Microwave discharges Fundamentals and applications -Франция, Аббей, Рояль Фонтевро, 1997, Звенигород, 2000, 2006), на Международных совещаниях по магнитной и плазменной аэродинамике в аэрокосмических приложениях (Magneto-plasma-aerodynamics in aerospace applications - Москва, 2000, 2004, 2005, 2007), на Международных рабочих семинарах по физике слабо-ионизованных газах (Weakly Ionized Gases Workshops - Анахайм, 2001, Рино,

2003, 2004, 2005, 2006, 2007), на Международном симпозиуме по плазмохимии (Plasma Chemistry - Орлеан, 2001), на Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPS - Иваново, 2002), на Международной конференции по физике низкотемпературной плазмы (PLTP - Киев, 2003), на Международных симпозиумах "Термохимические и плазменные процессы в аэродинамике" (Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2006), на Международной конференции по микро- и наноэлектронике (Micro- and nanoelectronics - Москва-Звенигород, 2003), на Международных конференциях по физической электронике (Махачкала, 1999,

2004, 2006), на научных школах-конференциях "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Алушта, 2004, 2005, 2006), на Межгосударственном симпозиуме по радиационной плазмодинамике (Москва, 1997), на Звенигородских конференциях по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2000, 2001, 2003, 2006), на Международной конференции по термохимическим и газодинамическим явлениям (Thermophysical and gasdynamical phenomena - Киев, 2006), на научной конференции Московского государственного университета "Ломоносовские чтения" (секция газодинамика, термодинамика и ударные волны, Москва, 2007) и на научных семинарах кафедры математики физического факультета МГУ имени

М.В. Ломоносова, кафедры оптики физического факультета Ленинградского государственного университета, лаборатории физики плазмы Института общей физики РАН. Института проблем механики РАН, кафедры физической электроники физического факультета МГУ имени М.В Ломоносова.

Публикации. Основные результаты, включенные в диссертацию, представлены в 75 научных публикациях, в том числе: в 1 монографии, в 25 статьях в реферируемых научных журналах, в 1 патенте, в 46 статьях а книгах, научных сборниках, материалах международных и российских конференций Список основных публикаций приведен в конце автореферата

Объем и структура работы. Основное содержание диссертации изложено на 367 страницах машинописного текста, включая 194 рисунка и 6 таблиц Работа состоит из введения, шести глав и заключения, в котором сформулированы основные выводы. Список цитируемой литературы содержит 368 наименований.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, показаны новизна, научная и практическая значимость работы, приведены сведения об апробации работы и публикациях.

В первой главе основное внимание сосредоточено на экспериментальных I 111 —I—исследованиях физических процес-

сов, протекающих в газоразрядной плазме в бинарных и тройных смесях инертных газов, в которых эффективно происходит пространственное перераспределение компонентов смеси (рис.1). К простран-

Рис. 1. Общий вид разряда в техническом гел™ ствен ному перераспределению При различны* давлениях компонентов смеси инертных газов

могут приводить такие механизмы, как "ионный ветер"; термодиффузия; катафорез и некоторые другие.

Для нахождения основного механизма, ответственного за пространственное разделение смеси в условиях газоразрядной плазмы, исследования вначале были выполнены в бинарной гепий-ксеноновой смеси, отличающейся наибольшей разностью в соотношении лотенциапов ионизации и масс атомов. Эксперименты проводились при следующих условиях для тока, парциальных давлений буферного и примесного газов; ( = 0.01-0,25 А, рНе=0,1-0.5 Topp, рХе=2-10'л-5.10"3 Topp.

Результаты измерений радиального распределения концентрации атомов примеси в Не-Хе смеси показывают, что степень разделения компонентов бинарной смеси возрастает с увеличением разрядного тока, расстояния от катода и

давления гелия, тогда как с увеличением доли примеси в разряде степень радиального разделения уменьшается Полученные экспериментальные результаты хорошо объясняются с помощью такого механизма разделения, как катафорез, связанного с непосредственным переносом материи ионами, которые, нейтрализуясь у стенок, создают около них область повышенной плотности легкоионизуе-мого компонента смеси Для подтверждения этого были проведены расчеты радиального разделения бинарной смеси за счет различных механизмов Так как в экспериментальных условиях в центральных областях разрядной камеры измеренный градиент температуры не превышает 20 градусов на радиус трубки, то это соответствует степени термодиффузионного разделения не больше 5% Так как концентрация примесного газа в прианодных и центральных областях разрядной трубки мала, то длина свободного пробега ионов примеси по отношению к резонансным перезарядочным столкновениям превышает поперечный размер трубки Поэтому и радиальное разделение смеси за счет "ионного ветра"- пренебрежимо мало

На рис 2 приведено сравнение экспериментально полученных результатов с данными математического моделирования в предположении, что основным механизмом является катафорез Видно удовлетворительное согласие рассчитанных и экспериментальных данных Однако эксперимент четко показывает, что при приближении к катоду начинает нарастать разница между экспериментом и расчетом Это связано с тем, что в эксперименте за счет продольного переноса атомов примеси их концентрация около катода возрастает, длина свободного пробега ионов примеси резко уменьшается по отношению к резонансным перезарядочным столкновениям, и возрастает вклад ионного ветра в перенос примеси к стенкам разрядной трубки, что ведет к увеличению степени радиального разделения смеси Если же перераспределение компонентов происходит в основном за счет явления катафореза, то оно должно быть тем сильнее, чем больше разница в потенциалах и массах компонентов Поэтому был введен параметр, равный произведению разности потенциалов ионизации компонентов на разность их масс Значения этого множителя равны 46,88, 844,04, 1049,55, 1586,16 для смесей Не-№, Не-Кг, Ые-Хе и Не-Хе соответственно Исходя из этих данных, можно предположить, что по возрастанию степени пространственного разде-

Z см

Рис 2 Зависимости радиального разделения компонентов бинарной Не-Хе смеси от продольной координаты Пунктирная кривая (1) - расчет для / = 0,2 А, рНв = 0,3 Topp Рхв = Ю"3 Topp, сплошные кривые - экспериментальные данные для / = 0,2 А, рХе = 10'3 Topp и трех значений давления гепия Рне, Topp 2-0,1, 3-0,3, 4-0,5

Рис 3 Поперечное распределение относительных концентраций атомов неона в разряде в бинарной He-Ne смеси (кривая 1), криптона в Не-Kr смеси (кривая 2), ксенона в Ne-Xe смеси (кривая 3) и ксенона в Не-Хе смеси (кривая 4) рНе = 0 3 Topp, давление примесного газа р„рте™ = 103 Topp, / = 0,1 А

ления компонентов бинарные смеси инертных газов должны стоять в ряду Не-

Не-Кг, №-Хе и Не-Хе Полученные зависимости радиального и продольного распределений концентраций атомов примеси в бинарных смесях инертных газов подтвердили это предположение (смотри рис 3 и рис 4) Видно, что чем больше отличаются друг от друга потенциалы ионизации и массы компонентов, составляющих бинарную смесь, тем сильнее происходит их разделение

Исследование разрядов в тройных смесях инертных газов, показало, что малая добавка третьего компонента слабо влияет на продольное и радиальное разделение смеси

Во второй главе диссертации изучается динамика установления пространственного распределения плотности примеси Для этого использовался импульсный режим разряда и измерения проводились с временным разрешением Так как время установления продольного разделения в 100-1000 раз больше времени установления радиального катафореза, то в течение длительности импульса 100-200 мкс не происходит заметного продольного разделения смеси, плазма в аксиальном направлении остается однородной, и измерения радиального профиля интен-

Рис 4 Продольное распределение относительных концентраций атомов неона в разряде в бинарной He-Ne смеси (кривая 1), криптона в Не-Kr смеси (кривая 2), ксенона в Ne-Xe смеси (кривая 3) и ксенона в Не-Хе смеси (кривая 4) рне = 0,3 Topp, давление примесного газа pnp„ueM, = 10"3 Topp, / = 0,1 А

сивностей линий можно проводить с торца разрядной трубки При этом нет необходимости применять инверсию Абеля для вычисления локальных значений ин-тенсивностей Не-Хе смесь является пеннинговской смесью, поэтому в ней эффективно протекает реакция тушения метастабильных атомов гелия атомами ксенона На этой основе в диссертации был предложен и разработан метод исследования динамики радиального катафореза по изучению времени релаксации метастабильных атомов гелия в стадии деионизации плазмы Данным методом, а также по относительным интенсивностям спектральных линий атомов ксенона и гелия, была исследована динамика установления радиального разделения Не-Хе

смеси в зависимости от внешних параметров (разрядный ток, парциальные давления буферного и примесного газов) Показано, что с ростом разрядного тока при всех исследованных давлениях основного и примесного газов время tsl установления радиального разделения компонентов смеси уменьшается, тогда как при неизменных разрядном токе и парциальном давлении гелия с ростом давления ксенона время установления катафореза увеличивается

Были проведены также измерения времени восстановления однородного по радиусу разрядной трубки распределения атомов ксенона после окончания импульса разрядного тока С этой целью на разрядную трубку подавался второй импульс с задержкой относительно заднего фронта первого импульса, и проводились измерения радиального профиля концентрации атомов ксенона в основном состоянии в моменты времени, соответствующие начальным участкам второго импульса (At = 3 мкс) Из результатов измерения (рис 5) видно, что время восстановления в условиях эксперимента порядка 300-400 мкс, что близко к времени, необходимому для выравнивания концентрации атомов ксенона по радиусу разрядной трубки за счет диффузии нейтральных атомов ксенона, тогда как в импульсе разрядного тока время установления стационарного уровня разделения компонентов смеси значительно меньше (~60 мкс) этой величины

Другой важный результат был получен при исследовании зависимости времени установления стационарного значения радиального распределения от давления буферного газа (рис 6) Время установления при низких давлениях уменьшается, несмотря на то, что с ростом давления основного газа диффузия атомов ксенона от стенок в разряд затрудняется, и время, необходимое для возврата нейтральных атомов, должно увеличиваться При дальнейшем увеличении давления буферного газа (рне > 0,2 Topp) время установления радиального градиента примеси начинает постепенно расти

Рис 5 Временной ход концентрации атомов ксенона в основном состоянии на оси разрядной трубки за время импульса разрядного тока (*•„« = 100 мкс) и после его окончания Рнв=0,25 Topp, рхе=10"3 Topp, /=0,15 А

р„,. Topp

Рис 6 Время установления стационарного уровня радиального катафореза в Не-Хе смеси в трубке радиусом 1,5 см при рхв=10"3торр в зависимости от давления гелия для различных значений разрядного тока/, А i-0,06, 2-0,15, 3-0,3

Для объяснения полученных зависимостей было сделано предположение, что по мере увеличения радиального разделения компонентов смеси, т е роста концентрации примеси у стенок, положение максимума в распределении ионов ксенона по радиусу должно постепенно перемещаться из центра к стенкам разрядной трубки, те в этом случае атомы примеси не возвращаются в центр разрядной трубки, а на некотором расстоянии от стенок ионизуются и вновь уходят на стенки При этом происходит уменьшение эффективной диффузионной длины определяемой в этом случае расстоянием между максимумом в распределении ионов примеси и стенкой разрядной трубки Для подтверждения этой гипотезы были проведены измерения радиального распределения ионов примеси с помощью метода С Д Вагнера, основанного на теории тока на зонд в двухкомпонентной плазме

Результаты измерений, приведенные на рис 7 и рис 8, подтверждают

высказанные нами предположения, о том, что максимум ионизации примеси сдвинут к стенкам разрядной трубки, и эффективная диффузионная длина для атомов примеси резко уменьшается с ростом давления гелия

С учетом того, что время /5Г установления стационарного уровня разделения смеси при различных условиях эксперимента определяется временем установления равенства потока ионов из разряда на стенку и обратным в разряд, получена формула 41=(лхе/пхе+)гхе+=(пхе//7хе+)(л^рне)/(760/ьхе^7е), ГДв ьхе* - подвижность ионов

ксенона в гелии, к - постоянная Больцмана, Те - температура электронов,

позволяющая качественно оценить зависимости времени установления разделения компонентов бинарной смеси от условий эксперимента Согласно этой формуле характер изменения времени установления радиального разделения от параметров разряда хорошо согласуется с экспериментальными данными Время установления радиального катафореза должно увеличиваться с ростом концентрации атомов ксенона, те парциального давления ксенона, и

Рис 7 Изменение во времени радиального распределения ионов ксенона в импульсном разряде в Не-Хе смеси при Рне = 0,25 Topp, рХе = Ю 3 Topp I = 0 15 А

потоком атомов ксенона

2

*

\

0,5

0,2

04 05 06 />„,.Т°рр

Рис 8 Зависимость эффективной диффузионной длины /Ц, от давления гелия при Рхе = 10"3 Торр, I = 0,15 А

уменьшатося с ростом концентрации ионов ксенона, те разрядного тока, что и наблюдается в эксперименте Что касается зависимости tsl(pHe), то при малых Рне увеличение парциального давления гелия, затрудняющее диффузию, должно бы вести к росту tsl, но из-за резкого уменьшения эффективной диффузионной длины (см рис 8) время разделения уменьшается При дальнейшем увеличении давления гелия (рНе > 0,2 Topp) квадрат эффективной диффузионной длины меняется незначительно, поэтому рост парциального давления гелия приводит к увеличению времени установления поперечного разделения смеси Было проведено также математическое моделирование динамики разделения гелий-ксеноновой смеси Нестационарное уравнение диффузии решалось методом итерации Полученные результаты удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными

На основе проведенных исследований в нашей лаборатории был предложен высокопроизводительный, экологический, безотходный плазменный метод очистки технического гелия от примесей Были созданы однокаскадный и двух-каскадный макетные образцы промышленной установки, позволяющие производить глубокую очистку гелия в неравновесной плазменной среде

Вначале для проверки эффективности работы установки было осуществлено разделение компонентов модельной бинарной Не-Хе смеси Было

показано, что с увеличением разрядного тока время продольного разделения компонентов Не-Хе смеси уменьшается и, например, при токе 0,2 А равно 5 с Затем были проведены эксперименты по очистке технического гелия марки "Б" В качестве примера на рис 9 приведена временная зависимость концентрации легкоионизуемой примеси в прикатодной области однокаскадной разделительной камеры Видно, что концентрация примеси у катода увеличивается на два порядка величины, т е эффективность работы разделительной установки достаточна большая Следует отметить, что эффективность разделения на втором каскаде еще выше, так как чем меньше концентрация атомов примеси, тем больше разделение компонентов смеси

В третьей главе диссертации исследована кинетика неравновесной плазмы импульсного разряда В настоящее время импульсный режим работы широко используется в целом ряде устройств В частности, получить на практике высокие температуры электронов гораздо проще на импульсных установках, чем на стационарных Применение импульсного разряда позволяет исследовать характер-

Рис 9 Временной ход концентрации легкоионизуемой примеси в прикатодной области разделительной камеры Технический гелий марки "Б", рНе = 3 Topp, / = 0,16 А

ные времена релаксации важнейших параметров плазмы, таких как функция распределения электронов по энергиям, концентрация электронов и метастабильных атомов в зависимости от условий разряда Кроме того, импульсный режим позволяет выявить, какие именно процессы определяют стационарный уровень исследуемых параметров В силу всего этого и возникает необходимость изучения кинетики неравновесной плазмы импульсного разряда Полученные в этой главе данные о функции распределения электронов по энергиям, концентрации метастабильных атомов буферного и примесных газов, концентраций заряженных частиц использовались для оценок границ применимости оптических методов исследования пространственного перераспределения компонентов смесей инертных газов, а также для проведения численного моделирования исследуемого явления В начале главы приводится описание диагностических методов, используемых для исследования параметров нестационарной плазмы импульсных разрядов в инертных и молекулярных газов Результаты измерений зондовым методом функции распределения электронов по энергиям в плазме импульсного разряда в гелии показали, что в начальной стадии разряда максимум функции распределения сдвинут в область больших энергий электронов, функция распределения обогащена быстрыми электронами по сравнению со стационарным видом Для получения информации о кинетике электронов на начальной стадии импульсного разряда в гелии использовались также методы задерживающих потенциалов и селекции электронов по скоростям с помощью поперечного магнитного поля В импульсном режиме при многократном перенапряжении возможен переход электронов в режим убегания в кратковременной переходной начальной стадии разряда Для осуществления режима непрерывного ускорения электронов необходимо, чтобы величина приведенной напряженности электрического поля Elp превышала некоторое критическое значение (критерий Драйсера) Для гелия (Е/р)др « 50 В/(см Topp) В наших условиях Elp меняется от 15 В/(см Topp) при давлении 0,6 Тор до 250 В/(см Topp) при р = 0,02 Topp

Функция распределения электронов в стадии пробоя в условиях, когда возможен переход к режиму непрерывного ускорения электронов, представлена на рис 10 Видно, что функция распределения имеет сугубо неравновесный вид Она обогащена быстрыми электронами по сравнению с равновесной функцией, причем в области энергий 20 эВ < е < 60 эВ наблюдается пучок электронов, что подтверждается измерениями, проведен-

Рис 10 Функция распределения электронов в стадии пробоя при рНе = 0,45 Topp в зависимости от перенапряжения х ~ U/Uo на разрядном промежутке

ными при различной ориентации зонда При этом выяснилось, что выделенное направление существует лишь в начале разрядного импульса, тогда как в более поздней фазе такое направление отсутствует С увеличением давления газа, а, следовательно, и частоты столкновений, количество быстрых электронов уменьшается, и немонотонный вид функции распределения электронов в области больших энергий исчезает Так, например, при давлении гелия 1 Тор пучок быстрых электронов практически не наблюдается

Кинетика низкотемпературной плазмы определяется совокупностью большого числа элементарных процессов, в частности, на развитие разряда и формирование функции распределения электронов по энергиям оказывают заметное влияние процессы с участием метастабильных атомов Согласно полученным экспериментальным данным, время выхода концентрации метастабильных атомов на стационарный уровень и стационарное значение заселенности п% метастабильных состояний зависят как от разрядного тока, так и от давления гелия При этом концентрация метастабильных атомов пт{23,9) монотонно нарастает до стационарного уровня, тогда как концентрация метастабильных атомов пт(2'5) проходит через максимум Различный временной ход концентраций атомов гелия в состояниях 23 5 и 215 связан с различной зависимостью констант заселения и разрушения этих состояний электронным ударом от функции распределения электронов по энергиям, которая сильно меняется в начальной стадии формирования разряда Это подтверждается также данными математического моделирования временного поведения концентраций метастабильных атомов при импульсном включении разряда с учетом изменения в течение импульса функции распределения электронов по энергии

Была также изучена кинетика заселения метастабильного состояния Хе(3Р2) в импульсном разряде Не-Хе смеси при различных парциальных давлениях примесного и основного газа, а также разрядного тока Определены основные

процессы, приводящие к исчезновению метастабильных 3Р2 атомов ксенона из разрядного промежутка, и процессы, ответственные за установления стационарного уровня их заселенности

Усложнение состава смеси и, в частности, переход к разрядам в молекулярных газах (водород, кислород, азот, и их смеси) приводит к качественному изменению физических процессов, протекающих в плазме На рис 11 и рис 12 представлены временные зависимости температуры и степени диссоциации в плазме импульсного разряда в молекулярном водороде Видно,

Рис 11 Временной ход температуры газа в условиях импульсного разряда в водороде при р = 0,6 Topp, / = 0,5 А

что при тех же самых условиях (разрядный ток и давление), что и в разряде в инертных газах, в импульсном разряде в водороде наблюдается быстрый эффективный нагрев газа до температуры порядка 1000 К, тогда как в инертном газе при этих условиях нагрев газа не превышает 20-50 К Происходит также диссоциация молекулярного водорода Из рис 12 видно, что степень диссоциации водорода к концу импульса длительностью 200 мкс достигает 20 % В условиях нашего эксперимента такой быстрый нагрев газа может быть обеспечен за счет предложенного В П Силаковым механизма, связанного с возбуждением электронным ударом нестабильного состояния водорода ЪъЕи, которое распадается на два атома водорода за времена, сравнимые с характерным периодом молекулярных колебаний (~10"14 с) При этом часть энергии возбуждения данного состояния переходит в нагрев газа Рассчитанная скорость нагрева газа за счет процесса диссоциации

водорода, хорошо согласуется с полученными нами экспериментальными данными Такие же особенности импульсного разряда наблюдались нами и в случае разряда в азоте, смеси кислорода с азотом при разных процентных составах смеси (доля кислорода изменялась от 0 до 20 %) и в воздухе Однако, имеются другие типы разрядов, например, самостоятельный безэлектродный СВЧ-разряд, который существует при больших значениях приведенного поля, где скорость нагрева газа достигает несколько сотен градусов на микросекунду и степень его диссоциации может достигать 50 %

Такие особенности импульсных разрядов очень перспективны для быстрого воспламенения и поддержания горения углеводородных химически активных смесей В настоящее время эта проблема является очень актуальной с точки зрения новой области физики, а именно, плазменной аэродинамики, где одним из главных направлений является задача максимального сокращения времени задержки воспламенения сверхзвуковых потоков углеводородного топлива, что возможно осуществить с помощью газоразрядной плазмы К тому же применение газовых разрядов в плазменной аэродинамике позволяет также влиять на характеристики потока газа вблизи летательного аппарата Для этих целей требуется поиск оптимального режима создания газоразрядной плазмы Как указывалось выше, особенности СВЧ-разряда являются очень перспективными для решения задач плазменной аэродинамики

В четвертой главе рассматриваются основные свойства поверхностного СВЧ-разряда В настоящее время в различных лабораториях изучаются элек-

Рис 12 Временной ход степени диссоциации в условиях импульсного разряда в водороде при р = 0,6 Topp, / = 0 5 А

тродные разряды постоянного тока, импульсно-периодические и высокочастотные разряды, а также скользящие по поверхности диэлектрика разряды и свободно локализованные СВЧ-разряды в высокоскоростном потоке воздуха Что касается электродных разрядов, то такие разряды приводят к сильной эрозии электродов и поверхности модели и надежно не воспроизводятся в различных экспериментах Перед нами возникла задача поиска оптимальных способов создания неравновесной плазмы в сверхзвуковом потоке газа В нашей лаборатории для этой цели была предложена новая разновидность СВЧ-разряда, создаваемого на диэлектрической антенне поверхностной волной Этот разряд может быть очень эффективным средством для воспламенения углеводородного топлива и воздействия на погранслойное течение

Известно, что при создании СВЧ-разряда внутри заполненной газом трубки с диэлектрическими стенками, подводимая к системе электромагнитная энергия трансформируется в поверхностную волну При этом возникает самосогласованная система, когда для существования поверхностной волны необходима плазменная среда, создаваемая самой поверхностной волной При этом волна распространяется в пространстве до тех пор, пока ее энергия достаточна для создания плазмы с концентрацией электронов не меньше, чем критическая концентрация пес=т(а>2+ иеп2)/(4пе2), где ей т - заряд и масса электрона, со - круговая частота поля, уеп - частота столкновений электронов с нейтральными молекулами газа За границу области пространства, где концентрация электронов уменьшается до значения пес, поверхностная волна не проникает и поверхностный разряд в этих местах не существует Этот способ достаточно подробно исследован и широко используется, например, в плазмохимии В этом случае мы имеем систему плазма-диэлектрик-свободное пространство, т е внутри разрядной трубки, заполненной газом при пониженном давлении, существует создаваемая поверхностной волной плазма, ограниченная стенками диэлектрической трубки, разделяющими плазму и окружающее разрядную трубку свободное пространство В данной работе предлагается вывернуть рассмотренную выше систему наизнанку В этом случае внутри располагается диэлектрик, на поверхности которого создается плазма, существование которой поддерживается поверхностной СВЧ волной

Экспериментальная установка состоит из вакуумной камеры, магнетронного генератора, системы для ввода СВЧ энергии в камеру и диагностической системы Для создания поверхностного СВЧ-разряда использовался импульсный магнетронный генератор сантиметрового диапазона длин волн с параметрами длина волны X = 2,4 см, длительность СВЧ-импульса г = 5 - 200 мкс, импульсная СВЧ-мощность И/им = 10 -100 кВт, скважность в режиме повторяющихся импульсов 1000, средняя СВЧ-мощность меньше 100 Вт Экспериментальные исследования проводились в широком диапазоне давлений воздуха от 1 мТорр до

1 атм. При этом можно выделить три характерных диапазона давлений, в каждом из которых внешний вид разряда и его основные свойства имеют свои особенности. Первый диапазон давлений это низкие давления воздуха (р< 10 Topp), когда частота столкновений ven электронов с молекулами много меньше круговой частоты а электромагнитного поля (у^,« <о) Второй случай это средние давления воздуха (р ~ 10-50Торр), когда rs„ = m И наконец область высоких давлений воздуха (р > 50 Topp) В этом случае частота столкновений v„„ электронов с молекулами много больше круговой частоты т электромагнитного поля.

В диссертации рассмотрены вначале основные свойства поверхностного

СВЧ-разряда при средних давлениях. На рис. 13 вверху представлена фотография антенны без разряда (толщина антенны равна 9 мм), а внизу - общий вид поверхностного СВЧ-раэряда при давлениях воздуха 40 Topp и импульсной СВЧ-мощности 50 кВт. Видно, что разряд представляет собой плазменное образование толщиной не более 1 мм. равномерно покрывающее в данных условиях всю поверхность антенны. Математическое моделирование также показывает, что поверхностная волна проникает в плазму на глубину не бопее 1 мм. что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Этот факт очень важен с точки зрения уменьшения поверхностного трения при использовании поверхностного СВЧ-разряда для ввода энергии в пограничный слой, существующий вблизи тела, обтекаемого сверхзвуковым потоком газа. Вокруг поверхностного разряда можно видеть также слабо светящееся "гало", за существование которого может быть ответственно собственное ультрафиолетовое излучение разряда. Экспериментально показано, что мощность используемого магнетронного генератора достаточна для создания поверхностного СВЧ-раэряда на тефпоновой антенне в широком диапазоне давлений от 1 мТорр до 760 Topp.

Продольные размеры разряда зависят от подводимой СВЧ-мощности, длительности импульса и давления воздуха. Поверхностный СВЧ-разряд первоначально возникает на диэлектрической антенне в области подвода СВЧ энергии к антенне При этом скорость распространения разряда в этих местах максимальна По мере продвижения разряда по антенне его скорость заметно уменьшается Следует отметить, что поверхностный СВЧ-разряд представляет собой однородное плазменное образование в случае, если мощность и длительность воздействия выбираются такими, чтобы только к концу СВЧ-импупьса разряд достигал передней кромки антенны Как показывают расчеты, при неполном покрытии поверхности антенны плазмой коэффициент отражения энергии от переднего фрон-

Рис. 13, Общий вид поверхностного СВЧ-раэряда гтри средних давлениях воздуха

та распространяющегося поверхностного разряда не превышает 0,15 Если же разряд занимает всю поверхность антенны, то коэффициент отражения от переднего конца антенны достигает 0,85 В этом случае на поверхности антенны формируется режим стоячей волны с характерной пространственной модуляцией свечения плазмы

На рис 14 в двойном логарифмическом масштабе представлена временная зависимость продольной скорости распространения поверхностного разряда при р = 10 Topp и различных значениях подводимой СВЧ-мощности Видно, что с увеличением подводимой мощности скорость распространения разряда растет На начальных

стадиях существования поверхностного разряда эта скорость велика и достигает значения v= 107см/с при подводимой импульсной СВЧ-мощности 1.75 кВт, тогда как на поздних стадиях скорость распространения разряда уменьшается до и= 104 см/с при W= 25 кВт Из графика также следует, что все прямые имеют одинаковый наклон Аналогичные результаты были получены и при давлениях 40, 60 и 100 Topp

Экспериментальные данные показывают, что скорость распространения разряда вдоль поверхности диэлектрической антенны больше скорости звука в воздухе, но много меньше скорости распространения электромагнитной волны в

вакууме Такую скорость движения разряда можно объяснить, если сопоставить ее со скоростью ионизации молекул газа, те с созданием критической концентрации электронов на переднем фронте распространяющегося разряда Чтобы определить изменяется ли механизм распространения разряда в течение его формирования и развития, были проведены исследования зависимости скорости движения переднего фронта поверхностного СВЧ-разряда от его длины Для этого в двойном логарифмическом масштабе была построена зависимость скорости распространения разряда вдоль диэлектрической антенны от продольной координаты (см рис 15) Видно, что на всех кривых наблюдается характерный излом, который указывает на то, что на

Рис 14 Временная зависимость продольной скорости распространения поверхностного СВЧ-разряда при р = 10 Торр и bVMMl кВт 1 - 25, 2- 35, 3-55, 4-75, 5- 100 6-175

Рис 15 Зависимость скорости распространения разряда от продольной координаты при р = 10 Торр и Wm, кВт 1 - 25, 2 - 35, 3-55 4-75, 5- 100, 6- 175

I о'

E, В/см

начальной и конечной стадиях существования разряда за его распространение отвечают различные механизмы В начальные моменты времени на участках антенны, прилегающих к подводящему микроволновую энергию волноводу, скорость распространения поверхностного СВЧ-разряда в зоне его формирования превышает величину 10® см/с Такие большие скорости распространения разряда может обеспечить только механизм, связанный с волной пробоя

Движение поверхностного разряда из-за механизма медленного горения возможно только на поздних (f > 100 мкс) стадиях существования разряда при таких условиях, когда его скорость распространения становится меньше скорости звука Нами было показано, что наиболее вероятным механизмом, обеспечивающим распространение разряда на стадии его существования при низких и средних давлениях газа, может быть амбиполярная диффузия, тогда как фотоионизация и/или электронная теплопроводность могут быть ответственны за распространение разряда при высоких давлениях

На рис 16 в полулогарифмическом масштабе представлены для давления воздуха 10 Topp зависимости от продольной координаты z амплитуды напряженности электрического поля на фронте распространяющегося поверхностного разряда, вычисленные с использованием экспериментально измеренных зависимостей скорости распространения разряда вдоль антенны Параметром кривых является подводимая СВЧ-мощность Аппроксимируя полученные зависимости к координате z = 0, получаем, что в условиях эксперимента амплитуда напряженности электрического поля на фронте поверхностного СВЧ-разряда у среза волновода изменяется от 2 kB/см при импульсной мощности 25 кВт до ~5 kB/см при Wm = 175 кВт Следует отметить, что полученные результаты удовлетворительно совпадают с величиной поля в волноводе

Так как напряженность электрического поля в условиях поверхностного СВЧ-разряда велика и поле локализовано в тонком приповерхностно.м слое, то у поверхности антенны наблюдается эффективный нагрев газа При исследовании продольного распределения температуры газа было получено, что максимальный нагрев наблюдается в месте возбуждения поверхностного СВЧ-разряда и температура газа уменьшается к концу антенны Результаты измерений временного хода температуры газа в сечение разряда с координатой z = 2,5 см приведены на

Рис 16 Зависимость амплитуды напряженности электрического поля на фронте распространения поверхностной волны от продольной координаты z для р = 10 Торр и W„„, кВт 1- 25, 2-35, 3-55, 4-75, 5-100, б- 175

I

10

1000

100 t МКС

Рис 17 Временной ход температуры газа в плазме поверхностного СВЧ-разряда в сечение с координатой z = 2,5 см (точки - эксперимент при р = 10 Topp, И/им = 80 кВт пунктирная кривая - расчет для Е/п = 1,5 1015 В см2)

рис 17 Видно, что на начальной стадии существования поверхностного СВЧ-разряда наблюдается быстрый нагрев газа со скоростью нагрева ~50 К/мкс На

этом же рисунке пунктирной кривой изображены результаты математического моделирования нагрева газа В расчетах использовалась нестационарная кинетическая модель включающая в себя уравнение Больцмана для функции распределения электронов по энергиям, систему нестационарных газокинетических уравнений баланса для заселенностей колебательных уровней основного и электронно-возбужденных состояний азота и кислорода, для концентраций активных и заряженных частиц, образующихся в плазме, нестационарное уравнение теплопроводности для температуры газа Модель учитывает передачу энергии в поступательные степени свободы при упругих ударах электронов с молекулами, вращательно-поступательную и колебательно-поступательную релаксации, колебательно-колебательный обмен и тушение электронно-возбужденных состояний молекул Численные расчеты показывают, что за быстрый нагрев газа ответственен механизм, связанный с эффективным возбуждением при больших значениях приведенного электрического поля Е/п> 10"15 В см2 электронно-возбужденных состояний молекул азота с последующим их тушением При этом часть энергии возбуждения этих состояний передается в тепло, что и обеспечивает наблюдаемый в эксперименте быстрый нагрев газа

Далее в четвертой главе диссертации рассматривается поверхностный СВЧ-разряд при низких давлениях воздуха, когда частота электрон-молекулярных столкновений много меньше круговой частоты электромагнитного поля В этих условиях внешний вид разряда отличается от поверхностного разряда при средних давлениях Разряд представляет собой однородное плазменное образование, его размер в поперечном к поверхности антенны направлении быстро увеличивается с уменьшением давления воздуха и дости-

Рис 18 Временные зависимости поперечной (1) и продольной (2) скорости развития поверхностного СВЧ-разряда при р = 0,5 Topp, W„„ = 35 кВт

гает величины порядка 10 см при давлении 10 Topp

Были измерены также временные зависимости продольной и поперечной скоростей распространения поверхностного разряда (см рис 18) Видно, что продольная скорость распространения разряда сильно (в условиях эксперимента на два порядка величины) изменяется в течение длительности СВЧ-импульса, тогда как поперечная скорость распространения поверхностного разряда остается практически постоянной, уменьшаясь к концу импульса только в три раза При этом на начальных стадиях развития поверхностного СВЧ-разряда продольная скорость более чем на порядок величины превышает поперечную скорость, а на поздних стадиях существования разряда продольная и поперечные скорости с хорошей степенью точности равны друг другу Эти факты указывают, что на поздних стадиях за продольное и поперечное развитие разряда отвечает один и тот же механизм Очевидно, что при низких давлениях таким механизмом может быть только амбиполярная диффузия В начальные же моменты времени развития разряда на участках антенны, прилегающих к подводящему микроволновую энергию волноводу, продольная скорость распространения разряда определяется механизмом, связанным с волной пробоя

Зависимости скорости нагрева газа в начале и в конце импульса от подводимой к антенне СВЧ-мощности представлены на рис 19 (\Л/0 - минимальная импульсная мощность, необходимая для возникновения разряда при р = 10Торр) Измерения проводились на расстоянии г = 2,5 см от места подвода микроволновой энергии к антенне Видно, что на стадии формирования разряда в области фронта распространения разряда скорость нагрева газа растет с увеличением подводимой к антенне мощности (кривая 1) и достигает величины ~70 К/мкс при И/им=100кВт На поздних стадиях существования разряда (кривая 2) скорость нагрева газа не зависит от подводимой мощности и равна 10 К/мкс Математическое моделирование процесса нагрева газа показывает, что в условиях поверхностного СВЧ-разряда в воздухе происходит эффективное возбуждение долгоживущих электронно-возбужденных состояний молекулы азота Последующее тушение этих состояний с передачей части энергии возбуждения в поступательные степени свободы газа обеспечивает полученную в эксперименте скорость нагрева газа

Измеренные в конце импульса длительностью 100 мкс при различных давлениях воздуха поперечные распределения концентрации электронов приведены на рис 20 У поверхности антенны (у = 0,5 мм) концентрация

0 1 2 3 4 5

Рис 19 Зависимость скорости нагрева газа в плазме поверхностного СВЧ-разряда при р=10Торр от подводимой мощности 1 - начальная стадия развития разряда, 2 - квазистационарная стадия существования разряда

электронов определялась по уширению спектральной лини Нр водорода, тогда как пространственное распределение заряженных частиц (у= 1-60 мм) измерялось с

помощью двойного зонда Видно, что в узком приповерхностном слое (у = 0,5 мм), где локализовано электрическое поле поверхностной волны, концентрация электронов достигает величины 10й см"3 Поперечные размеры плазменного ореола увеличиваются при уменьшении давления Очевидно, что в формировании поперечного к поверхности профиля плазмы большую роль играют амбиполярная диффузия заряженных частиц и электронная теплопроводность Предварительные оценки показывают, что процессы

фотовозбуждения, фотодиссоциации и фотоионизации молекул, входящих в состав воздуха, а также неконтролируемых в условиях эксперимента молекул примесей могут вносить определенный вклад в формирование полученного поперечного распределения концентрации электронов

Функция распределения электронов по энергиям, измеренная зондовым методом в плазме поверхностного СВЧ-разряда при низких давлениях воздуха, обогащена быстрыми электронами, поэтому в плазме происходит эффективная диссоциация молекул кислорода и азота и сильное возбуждение атомарных и молекулярных частиц При этом поперечные размеры области локализации возбужденных атомарных частиц практически совпадают с областью локализации концентрации электронов Были измерены также пространственно-временные распределения концентрации положительных ионов в плазме поверхностного СВЧ-разряда при давлении воздуха р = 0,01 Topp и подводимой импульсной СВЧ-мощности Wm = 55 кВт В этих условиях степень ионизации, отнесенная к начальным условиям (концентрация молекул по = 3,5 1014 см 3), достигает 10 %

Экспериментально было показано, что для создания поверхностного СВЧ-разряда на тефлоновой антенне в диапазоне давлений воздуха 0,1-50 Topp требуется импульсная мощность 10-20 кВт, тогда как при атмосферном давлении для инициации разряда требуется импульсная СВЧ-мощность порядка 250 кВт С целью снижения уровня мощности, необходимой для создания ловерхностного СВЧ-разряда при высоких давлениях, была разработана новая система инициации Известно, что если разряд инициировать каким-либо способом, то он будет существовать длительное время при мощностях много меньших, чем требуемые для первоначального пробоя газа Существует множество способов

Рис 20 Поперечное распределение концентрации электронов в плазме поверхностного СВЧ-разряда при т= 100 мкс, W„„ = 55kBt и различных давлениях воздуха р, Topp 1-0 1, 2-0,2, 3-0,3, 4-0,5, 5-1, 6-2, 7-5, 8-10, 9-20

инициации СВЧ-разряда. например, лазерная искра; искровой разряд; облучение области, где планируется создать разряд, вакуумным ультрафиолетовым излучением; использование различных металлических проволочек, диполей, и т.д. Однако, как показано в работах (И А.Коссого и др.), для инициации СВЧ-разряда наиболее эффективен контакт металл-дизлектрик. Поэтому был изменен узел подвода СВЧ энергии к антенне, при этом тефлоновая антенна была заменена на кварцевую. Уже первые эксперименты дали обнадеживающие результаты, так как используемая нами система подвода энергии (металлический волновод -диэлектрическая кварцевая антенна прямоугольного сечения 9x18 мм и длиной 100 мм) позволила создавать поверхностный СВЧ-разряд при атмосферном давлении на поверхности антенны при импульсной СВЧ-мощности 10-20 кВт.

Было исследовано, как трансформируется общий вид поверхностного СВЧ-разряда при изменении давления воздуха. При низких давлениях воздуха (р < 1 Topp) поперечные размеры разряда велики и превышают поперечные размеры антенны. При средних давлениях разряд представляет собой тонкий плазменный слой, равномерно покрывающий внешнюю поверхность антенны. При давлениях воздуха больше 100 Topp разряд состоит из системы тонких плазменных каналов, что связано с развитием иониаационно-перегревной неустойчивости. Поперечные размеры каналов с повышением давления уменьшаются, и при атмосферном давлении достигают величины 0,1 -0.2 мм в зависимости от длительности воздействия и подводимой СВЧ-мощности. На рис. 21 представлен общий вид поверхностного СВЧ-разряда при атмосферном давлении воздуха.

Динамика развитая поверхностного СВЧ-разряда исследовалась в зависимости от давления, гриведенного значения напряженности электрического поля и времени воздействия. Показано, что для фиксированного момента времени линейные размеры поверхностного СВЧ-раэряда при всех давлениях растут с увеличением подводимой СВЧ-мощности, скорость распространения разряда вдоль антенны составляет несколько километров в секунду и монотонно уменьшается с увеличением давления воздуха. Этот результат вполне понятен, так как при фиксированной мощности, то есть фиксированном значении напряженности электрического поля, такая важнейшая для разряда величина, как приведенное электрическое поле Ein, уменьшается с увеличением давления воздуха, что и ведет к падению скорости распространения разряда. В начале воздействия длина разряда изменяется быстрее, чем в квазистационарной стадии его существования. В начале воздействия разряд распространяется с высокой скоро-

I

Рис. 21. Общий вид СВЧ -разряда при р = 760 Topp

стью 5-10 ш/с. поэтому его можно создавать в сверхзвуковых потоках газа К концу импульса скорость уменьшается до скорости звука

Так как в условиях поверхностного СВЧ-разряда электрическое попе локализовано в тонком слое 1 мм) вблизи поверхности антенны. то газ s приповерхностных областях быстро нагревается. Измерения показали, что температура газа в поверхностном СВЧ-разряде при атмосферном давлении быстро достигает 1000 К Это должно приводить к тепловому взрыву вблизи поверхности антенны. Поэтому формирование разряда должно сопровождаться генерацией ударных волн, а на поздних стадиях в области существования разряда должна образовываться зона пониженной плотности нагретого нейтрального газа Дпя подтверждения этого факта было проведено теневое фотографирование разряда. На рис.22 приведена мгновенная (время экспозиции 4 мкс) теневая фотография (вид сбоку} обпасти существования поверхностного СВЧ-разрядэ при давлении воздуха 1 атм, импульсной СВЧ-мощности 55 кВт, длительности импульса 100 мкс. Время задержки момента съемки относительно переднего франта СВЧ-импупьса равно 120 мкс. СВЧ энергия подводится к вертикально расположенной кварцевой антенне снизу На фотографии видны отходящая от разряда ударная волна и формирующаяся в зоне существования разряда область с пониженной плотностью газа. Вблизи поверхности антенны скорость ударной волны достигает -1 км/с и, по мере отхода от антенны. уже на расстоянии у = 2 см ее скорость быстро уменьшается до 420 м/с.

Для регистрации эволюции ударчых волн использовались также лазерные рефракционные датчики, работающие на принципе отклонения лазерного луча на скачках плотности нейтрального газа. На рис. 23 представлены полученные результаты в случае генерации двух ударных волн, фиксируемых на расстоянии у = 50 мм от антенны, на которой создается СВЧ-разряд при р - 750 Topp, LV„M = 55 кВт. Видно что с ростом длительности СВЧ-импульса вторая ударная волна исчезает Вторая ударная волна также начинает исчезать с ростом подводимой СВЧ-мощности. Эти факты можно связать с уменьшением колебательно-поступатепьной неравновесное.™ при увеличении длительности воздействия и подводимой мощности, так как оба эти оакта приводят к росту температуры газа.

Результаты теневого фотографирования показывают также, что в обпасти существования поверхностного СВЧ-разряда из-за нагрева воздуха формируется

Рис. 22, Теневая фотография области газодинамических возмущений

Рис, 23. Зависимости от длительности СВЧ-импульса интеноивно-сгай рефракционного сигнала от первой {I] - треугольники) и второй (1г - точки) ударных еолн

область с пониженной плотностью газа, наблюдается ее турбулизация и к моменту времени ? ~ 50 мс после окончания СВЧ-импульса восстанавливается однородное невозмущенное состояние газа При этом, так как газ за фронтом отходящей от антенны ударной волны начинает двигаться в горизонтальном направлении вслед за ударной волной со скоростью (в зависимости от скорости ударной волны) больше 100 м/с, то и каверна, увлекаемая движущимся газом, движется в горизонтальном, а не в вертикальном, направлении

Проведенные эксперименты показали, что поверхностный СВЧ-разряд существует при высоких значениях приведенного электрического поля, локализован в тонком приповерхностном слое, что приводит к существенному нагреву газа Это делает перспективным его использование для влияния на свойства пограничного слоя, существующего вблизи поверхности движущегося объекта Например, для уменьшения турбулентного трения можно с помощью поверхностного СВЧ-разряда локально вводить энергию в газ непосредственно внутрь пограничного слоя, а не путем нагрева поверхности пластины, как это было промоделировано в цикле работ сотрудников ЦАГИ (А В Казакова, М Н Когана и др ) Поэтому совместно с сотрудниками Института механики МГУ им М В Ломоносова (академиком В А Левиным, В Г Громовым и др) было проведено численное моделирование возможного снижения локального коэффициента турбулентного трения в условиях поверхностного СВЧ-разряда, создаваемого на пластине, обтекаемой сверхзвуковым потоком воздуха Было рассчитано влияние вклада энергии в виде прямоугольного теплового источника в газ в области турбулентного пограничного слоя вблизи тонкой пластины, обтекаемой сверхзвуковым потоком воздуха с числом Маха М = 2 при температуре невозмущенного потока Т„ = 166,7 К Считалось, что тепловая энергия вкладывалась в слой толщиной у =0,5 мм При этом область нагрева была полностью локализована внутри пограничного слоя Использовалась система осредненных уравнений турбулентного движения совершенного газа в отсутствии внешних сил Считалось, что пластина имеет теплоизолированную поверхность

Результаты математического моделирования показали, что ввод тепловой энергии в область пограничного турбулентного слоя приводит к значительному уменьшению локального коэффициента турбулентного трения за счет увеличения толщины вытеснения и уменьшения поперечного градиента продольной скорости потока Моделирование выявило, что уменьшение коэффициента турбулентного трения распространяется на значительное расстояние вниз по потоку от нагретой области При этом вниз по потоку от источника тепла коэффициент локального трения и толщина вытеснения пограничного слоя медленно восстанавливаются до величин, соответствующих случаю без подвода тепловой энергии Было показано также, что при рассмотренных условиях лучше вкладывать энергию в локальную область по сравнению с однородным распределением той же энергии по

всей поверхности пластины При этом из-за "эффекта долговременной памяти" турбулентного пограничного слоя значительное уменьшение трения по всей обтекаемой поверхности достигается при локальном нагреве.

Дпя изучения влияния импульсного вклада энергии в пограничный слой использовалась нестационарная численная модель, основанная на уравнениях Навье-Стокса для термически равновесного, химически невзаимодействующего воздуха. Влияние импульсного разряда на газовый поток моделировалось нестационарным вблизи стенки источником тепла с пространственным и временным распределением интенсивности. Тепловая энергия вкладывалась в прямоугольную зону длиной 10 см с координатами 10 см < г < 20 см, у = 0.5 мм, в течение 100 мкс, при вкладываемой мощности = 1000 Вт на один сантиметр ширины пластины Показано, что в течение времени теппоподвода возмущения пристеночной газовой температуры и поверхностного трения лоопизованы в области подвода энергии. После окончания подвода теппа эти возмущения сдвигаются вниз по потоку со средней скоростью приблизительно 350 м/с. и постепенно затухают. Получено также, что подвод энергии в турбулентный слой ведет к значительному уменьшению локального коэффициента турбулентного трении. Более того, эффект существует в течение длительного вэемени после выключения источника теппа В течение нескольких сотен микросекунд параметры потока медпенно возвращаются в первоначальное состояние. Это указывает на перспективность использования поверхностного импульсно-периодического СВЧ-разряда для улучшения аэродинамических характеристик летательных аппаратов

Пятая глава диссертации посвящена экспериментальному исследованию процесса воспламенения и горения жидких углеводородов в условиях поверхностного СВЧ-разряда. На примере чистого спирта, а также бензина и керосина, показана перспективность СвЧ-разряда для быстрого воспламенения жидких углеводородов. На рис. 24 представлена интегральная фотография процесса воспламенения и горения чистого спирта в условиях поверхностного СВЧ-разряда при давлении воздуха

1 атм. длительности импульса 100 мкс, импульсной мощно-Рис. 24. Вослпаме- „ _ „,

нение спирта в уело- с™ ®® т- Жидки и спирт нанесен тонким споем только на вид* свч-разряда левую поверхность вертикально расположенной кварцевой антенны и некоторое количество спирта, стекающего вниз по антенне, находится в расположенном на металлическом фланце углублении в зоне подвода СВЧ энергии к диэлектрической антенне. Так как время экспозиции кадра специально было выбрано 2 с, то на одной фотографии одновременно можно видеть горение спирта а условиях поверхностного СВЧ-разряда, т.е. при наличии сильного приведенного электрического поля (яркое белое свечение слева у поверхности антенны,

которое фиксируе_ся 8 течение 100 мне - времени подвода СБЧ энергии), и слабое синеватое свечение справа от антенны (это обычное нормальное стационарное горение спирта, находящегося на фланце и воспламененного СВЧ-разрядом, процесс продолжается стационарно, пока не выгорит весь спирт). На этом же кадре можно видеть некоторое компактное светящееся образование, оно, как будет видно из дальнейшего, начинает образовываться а зоне СВЧ-разряда при воспламенении спирта, газ нагрет в нем до 2000 К и ионизован Это образование можно отождествить с процессом догорания мелких капелек спирта, инжектируемых из зоны горения у поверхности антенны, а также паров спирта и газообразных продуктов его деструкции в СВЧ-разряде.

С помощью теневого фотографирования была исследована динамика газодинамических возмущений, возникающих в окрестности кварцевой ан~енны. на поверхности которой с помощью СВЧ-разряда воспламеняется спирт В этом случае. также как и при создании поверхностного СВЧ-разряда в воздухе, наблюдается генерация ударных волн. Вблизи поверхности антенны происходит нагрев, возбуждение, диссоциация и ионизация газа, воспламенение спирта и распространение ионизованного нагретого плазменного образования. При этом конвективные потоки намного интенсивнее по сравнению с разрядом е воздухе и фиксируются в течение приблизительно 1 секунды.

На рис. 25 представлена мгновенная (время экспозиции кадра 4 мке) теневая фотография области пространства вблизи антенны, зафиксированная спустя 80 мс после окончания СВЧ-импульса. Видно, что данная об-пасть представляет собой некоторую турбулентную неоднородную зону с резкими градиентами плотности газа на внешних границах. Если СВЧ-раэряд создается внутри налитого в углубление на фланце спирта и внешнее воспламенение спирта не происходит, то выделяемая внутри спирта энергия переходит в направленное движение либо капелек жидкости, либо наблюдаются струйки жидкости, летящие со скоростью порядка 10 м/с.

Были исследованы также ряд параметров рассматриваемого явления. 8 частности, на рис. 26 представлены данные о положении (кривая 1) и скорости (кривая 2) передней границы области интенсивного горения спирта, воспламеняемого поверхностным СВЧ-раэрядом при р=1атм, \Л/»М = 55кВт, г- ЮОмкс, Следует отметить, что регистрируемая скорость учитывает движение газа, вы-

Рис. 25 Мгновенная теневая фотография газодинамических воз тушений при горении спирта

Рис. 26, Положение (кривая 1) и скорость (кривая 2) передней границы области горения елмртз

званное ударными волнами, инициируемыми поверхностным СВЧ-разрядом, а также связанное с расширением продуктов горения спирта вблизи антенны Видно, что период индукции для воспламенения спирта в этих условиях равен приблизительно 20 мкс

Следует подчеркнуть, что за 10-20 мкс воздух в условиях поверхностного СВЧ-разряда при атмосферном давлении нагревается только до 1000 К Поэтому в этих условиях наблюдается плазменно-стимулированный механизм воспламенения, так же как и при воспламенении сверхзвукового пропан-воздушного потока, рассматриваемого в шестой главе Была измерена также скорость распространения фронта передней границы области с пониженной плотностью газа, возникающей при воспламенении спирта Эта скорость также определяется перечисленными выше газодинамическими возмущениями, возникающими в условиях поверхностного СВЧ-разряда Показано, что скорость распространения каверны равна 100 м/с вблизи (у = 10 мм) антенны и падает до десятков сантиметров в секунду на поздних стадиях (время 0,1 с и расстояние от антенны 100 мм) Использование коллимированных фотоэлектронных умножителей, регистрирующих сигналы свечения на различных расстояниях от антенны при горении спирта в условиях поверхностного СВЧ-разрядэ, еще раз подтверждают наличие светящегося образования и позволяют определить скорость его распространения, которая с очень хорошей степенью точности совпадает с измеренной другими методами (рефракционный датчик и теневая фотография) Был также снят спектр плазмы поверхностного СВЧ-разряда в воздухе (рис 27, кривая 1) и спектр излучения пламени при горении спирта (кривая 2) в условиях импульсно-периодического поверхностного СВЧ-разряда при р = 1 атм,

у = 10 мм, т= 100 мкс, I/V„M = 55 кВт, частоте следования импульсов f= 10 Гц Видно, что при горении спирта спектр излучения намного интенсивней по сравнению со спектром разряда в воздухе без спирта Наблюдаются интенсивные полосы Свана молекулярного углерода и полосы циана Измеренный временной ход температуры пламени при горении спирта в сильном электрическом поле, зарегистрированный на расстоянии у = 10 мм от поверхности антенны, приведен на рис 28 Видно что температура пламени изменяется от 3300 К до приблизительно

нм

Рис 27 Спектр СВЧ-разряда в воздухе (1) и спектр при воспламенении спирта (2)

Рис 28 Временной ход температуры пламени при горении спирта

Рис, 29 Пространстве иное распределение концентрации электронов

2000 К, тогда как температура газа в условиях поверхностного С ВЧ-разряда в воздухе равна 1000 К

Сравнение тепловых потоков, попадающих на расположенную на различных расстояниях у = 1-40 мм от поверхности антенны термопару, от плазмы им-пульсно-периодического поверхностного СВЧ-разряда в воздухе и от пламени при горении спирта в воздухе, показало, что на всех расстояниях от антенны потоки тепла от пламени при воспламенении спирта в 4-10 раз больше потоков от плазмы поверхностного СВЧ-разряда в воздухе.

Для определения степени ионизации исследуемого нами газового образования применялись две методики, а именно, измерение проводимости с использованием плоского конденсатора и метод двойного зонда. Оба этих метода показывают, что в фиксированную область пространства спустя определенное время, зависящее от расстояния от антенны и скорости распространения. приходит плазменное образование С достаточно высокой степенью ионизации. Определенное данными методами пространственное распределение концентрации электронов представлена на рис 29. Видно, что у поверхности антенны в зоне интенсивного горения концентрация электронов достигает 3-Ю11 см"3, тогда как на расстоянии 5 см от антенны пе - 10э см'3

Был исследован также процесс воспламенения бензина и керосина с помощью поверхностного СВЧ-разряда. Теплотворные способности бензина и керосина почти в два раза больше, чем у спирта Общий вид горения бензина, воспламененного в условиях однократного поверхностного СВЧ-разряда при р = 760 Topp, IVh« = 55 кВт и г = 100 мкс, представлен на рис. 30 На фотографии наблюдается интенсивное горение бензина вблизи поверхности антенны (слева от антенны) Период индукции с увеличением подводимой СВЧ-мощности уменьшается с 22 мкс при = 55 кВт до 8 мкс при IVH„ = 75 кВт. Вблизи антенны при создании поверхностного СВЧ-разряда происходит эффективное испарение и деструкция бензина, наработка активных частиц и радикалов. Происходит также эффективный выброс паров и мелких капелек бензина. Этот процесс хорошо виден на фотографии Мелкие капельки и пары бензина движутся от антенны со скоростью порядка 10 м/с. На расстоянии у = 1 - 3 см от антенны происходит автовосппаменение продуктов деструкции бензина и движущихся капелек бензина. Это явление на интегральных (без временного разрешения) фотографиях наблюдается в виде ярко светящихся траекторий. При этом на

Рис. 30. воспламенение Бензина в условиях СВЧ-разряда пои p=760 Topp

некотором расстоянии от антенны наблюдается "огненный шар" - область яркого свечения. Показано, что процесс автовоспламенения ларов бензина, содержащих большое количество возбужденных и активных частиц и радикалов, наработанных в области существования поверхностного СВЧ-разряда и инжектированных в окружающее пространство, начинается через время порядка 3 - 5 мс после окончания СВЧ-импульса. Интенсивность свечения достигает максимального значения через 10 мс и продолжается еще в течение 30 - 40 мс.

Точно также как и при горении спирта, в спектре пламени при горении бензина наблюдаются интенсивные молекулярные полосы Свана и полосы циана, а также сплошной спектр. Определенная по зарегистрированному спектру температура пламени, измеренная в условиях интенсивного горения бензина, равна Г=3100 К.

Аналогичные эксперименты были выполнены при воспламенении керосина в условиях поверхностного СВЧ-разряда. Период индукции для керосина, опре-депенный тем же способом, что и при воспламенении спирта и бензина, равен 15 мкс при подводимой импульсной СВЧ-мощности 55 кВт

Проведенные спектральные измерения показали, что е зоне интенсивного горения керосина е условиях сильного электрического поля наблюдаются молекулярные полосы циана и Свана, а также сплошной спектр При этом интенсивность сплошного слектра по отношению к молекулярным полосам в случае горения керосина в несколько раз больше, чем при горении бензина в этих же условиях При удалении от антенны интенсивность молекулярных полос резко падает и на расстоянии 20-30 мм от поверхности антенны наблюдается практически сппошной спектр.

В шестой главе диссертации влияние неравновесной плазмы на период индукции газообразного и жидкого углеводородного топлива изучается на примере воспламенения с помощью поверхностного СВЧ-разряда сверхзвукового пропан-воздушного потока с числом Маха М= 2, а также воспламенения спирта и керосина е условиях до- и сверхзвукового воздушного потока.

Воспламенение сверхзвукового пропан-воздушного потока исспедовалось в зависимости от импульсной мощности (ЬУим = 30-70 кВт), длительности СВЧ-импульса {гим = 5-200 мкс), массового расхода воздуха (с/тв01аух/сН = 25-120 г/с),

массового расхода пропана (с*тг,р0„5„(сИ = 1-7 г/с), при этом эквивалентное отношение для пропана изменялось от 0,3 до 2. В частности, на рис. 31 приведены интегральная фотография общего вида горения сверхзвукового пропан-воздушного потока при давлении в барокамере р0 = 40Торр, ги„ = 120 мкс.

32

Рис. 31 Воспламенение сверхзвукового М - 2 пропан-воздушного потока: слева - интегральный снимок, справа - мгновенная теневая фотография

7— ■ Т

с/твощух/сМ = 55,5 г/с, с/тпрог,зн/й = 3,6 г/с, эквивалентное отношение для пропана и мгновенная теневая фотография этого процесса, соответствующая моменту времени 120 мкс от начала СВЧ-чмпульса. Проведенные исследования позволили установить, что задержка воспламенения сверхзвукового пропан-воздушного потока изменяется в зависимости от условий эксперимента от 5 до 20 мкс. Скорость распространения передней границы области горения зависит от подводимой СВЧ-мощности. эквивалентного отношения, максимальна в сте х и ометр и ческой смеси и достигает в этих условиях величины порядка 200 м/с. Факт воспламенения фиксировался также с помощью двойного зонда, помещенного в область горения, при этом интенсивность сигнала при воспламенении пропан-воздушного потока на порядок величины превышала интенсивность сигнала, соответствующего поверхностному СВЧ-раэряду в воздушном потоке. Температура пламени в процессе горения сверхзвукового стехи о метрического пропан-воздушного потока а условиях импульсно-периодического поверхностного СВЧ-разряда, измеренная по относительным интенсивностям полос циана, порядка 3000 К

Воспламенение с помощью поверхностного СВЧ-разряда жидкого углеводорода в условиях высокоскоростных воздушных потоков изучалось на примере спирта и керосина, которые наносились тонким слоем на верхнюю и нижнюю поверхности кварцевой антенны. На рис. 32 представлены фотографии воспламенения спирта в дозвуковом (верхняя фотография, скорость потока иг,01 - 200 м/с) и сверхзвуковом (нижняя фотография. Мм, ~ 400 м/с) потоках Аналогичные результаты в условиях высокоскоростных воздушных потоках получены и при воспламенении керосина поверхностным СВЧ-разрядом. При подводимой импульсной СВЧ-мощности 70 кВт период индукции в керосине составляет величину порядка 10 мкс, а скорость распространения передней границы области горения в этих условиях достигает 100 м/с. Измеренный за время СВЧ-импульса временной ход температуры показывает, что воспламенение керосина происходит при 1200 К и температура быстро увеличивается до 3200 К.

В этой же главе диссертации на основе сравнения результатов математического моделирования и экспериментальных данных по инициированию горения пропан-воздушного сверхзвукового потока в условиях низкотемпературной плазмы, создаваемой различными разрядами, анализируется механизм быстрого плазменно-стимулированного воспламенения газообразных углеводородов

Во многих экспериментальных и теоретических исследованиях, посвященных применению различного шла газовых разрядов для воспламенения горючих смесей, газовый разряд рассматривается только как источник вводимой в систему

Рис. 32. Воспламенение спирта в высокоскоростных возд¥шных потоках

тепловой энергии Но различная степень ионизации газа достигается для различных типов газовых разрядов при одной и той же вкладываемой мощности При этом вкладываемая электрическая энергия различным образом перераспределяется по внутренним степеням свободы молекулярного газа Это перераспределение в очень сильной степени зависит от приведенного электрического поля, которое, в свою очередь, определяется электродинамикой разряда Полученная из обработки экспериментальных результатов для различных типов разрядов (разряд постоянного тока, импульсно-периодический поперечный электродный

разряд, свободно локализованный безэлектродный СВЧ—разряд и изучаемый в диссертации поверхностный СВЧ-разряд) зависимость периода индукции для воспламенения сверхзвукового пропан-воздушного потока с числом Маха М- 2 от приведенного электрического поля представлена на рис 33 Видно, что период индукции с увеличением приведенного электрического поля резко уменьшается и, например, для условий поверхностного СВЧ-разряда, существующего при значениях приведенного электрического поля 100-200 Тд, период индукции изменяется в пределах 520 мкс Этот результат демонстрирует влияние величины приведенного электрического поля на механизм воспламенения углеводородного топлива в условиях газоразрядной плазмы

Для поиска механизма воспламенения пропан-воздушной смеси совместно с В Г Громовым было проведено математическое моделирование теплового автозажигания сверхзвукового пропан-воздушного потока в условиях поверхностного СВЧ-разряда при пристеночном выделении тепла Кинетическая модель включала в себя 30 компонентов и 70 реакций Тепло вкладывалось импульсным способом в течение времени г= 100 мкс в первоначально невозмущенный турбулентный поток однородно в пристеночную область длиной 15 см и толщиной 1 мм Была рассчитана динамика распределения вдоль поверхности пластины газовой температуры, мольных долей пропана СзНв и углекислого газа СОг при тепловом автозажигании сверхзвукового стехиометрического пропан-воздушного потока при давлении р = 98 Topp, скорости 519 м/с и температуре Т= 167 К невозмущенного потока, подводимой тепловой мощности Р = 2,5 кВт/см

Проведенное математическое моделирование выявило, что для рассматриваемых условий воспламенение горючей смеси происходит после окончания им-

Рис 33 Зависимость периода индукции при воспламенении сверхзвукового М=2 пропан-воздушного потока от приведенного электрического поля 1 - разряд постоянного тока, 2 - поперечный импульсный электродный разряд, 3 - свободно локализованный СВЧ-разряд, 4-поверхностный СВЧ-разряд

пульса подводимой энергии на расстоянии приблизительно 4 см от начала пластины К этому времени газовая температура вблизи стенки достигает величины -3000 К После воспламенения фронт горения движется вниз по потоку со скоростью приблизительно 300 м/с Температура газа при этом уменьшается, а полнота сгорания увеличивается В газовой смеси за фронтом горения доли продуктов горения НгО и С02 увеличивается, тогда как доли кислорода и промежуточных продуктов горения падают Численный анализ показал также, что при более коротком нагревающем импульсе или меньшей вкладываемой мощности, когда температура газа не достигает величины ~3000 К, воспламенение не происходит Эти результаты находятся в противоречии с экспериментальными данными (полученными при тех же начальных условиях), которые показывают, что воспламенение высокоскоростного пропан-воздушного потока в эксперименте происходит намного быстрее ((= 5-20 мкс) и при меньшей температуре газа (Тд ~ 1000 К), чем при математическом моделировании Это связано с тем фактом, что при моделировании поверхностный СВЧ-разряд рассматривался только как источник тепловой энергии, вводимой в пограничный слой, а плазменные эффекты не учитывались

Математическое моделирование влияния плазменных эффектов проведено на примере неподвижной водородно-кислородной смеси Для моделирования автозажигания водородно-кислородной смеси использовалась фундаментальная кинетическая схема, включающая в себя 9 компонентов и 60 прямых и обратных реакций Влияние низкотемпературной плазмы газового разряда вычислялось с использованием фундаментальной кинетической схемы, включающей 29 компонентов и 241 реакцию Учитывались нейтральные частицы, возбужденные молекулы кислорода, электроны, положительные и отрицательные ионы

В основу модели воспламенения водородно-кислородной смеси была положена система уравнений, включающая в себя уравнение Больцмана для функции распределения электронов по энергиям, уравнение энергии, уравнение изменения плотности (концентрации) частиц, уравнение состояния Математическое моделирование нетеплового воспламенения водородно-кислородной смеси было проведено для условий начальное давление р = 1 атм, начальная концентрация частиц п = 4,4 10"5 моль см"3, эквивалентное отношение ^ = 0,1—10, начальная температура газа Тд =800 - 1200 К, температура электронов Те = 0-1,6 эВ

Результаты расчета автовоспламенения стехиометрической (67%-33%) Н2-Ог смеси при То = 900 К, р0 = 1 атм и ф = 1 показывают, что на начальном этапе ({= 0-1 мс) при практически постоянной температуре таза происходит накопление активных атомов и радикалов, определяющих динамику горения, затем происходит резкое возрастание температуры и система переходит в новое термодинамическое состояние Время индукции в этих условиях т,„ = 1 мс Вычислялись также зависимости времени индукции от состава Н2-02 смеси при различных температурах Получено, что задержка автовоспламенения смеси зависит как от соотноше-

ния водорода и кислорода в смеси, так и от температуры газа При этом с ростом температуры время индукции уменьшается для любого состава смеси, в то же время при любой температуре время задержки воспламенения водородно-кислородной смеси растет как при увеличении, так и при уменьшении доли водорода в смеси по сравнению со стехиометрической смесью ф = 1

При моделировании инициирования воспламенения в условиях низкотемпературной плазмы необходимы данные о вероятностях процессов с участием электронов Константы скоростей этих процессов вычислялись с использованием рассчитанной функции распределения электронов по энергиям в зависимости от приведенного электрического поля Показано, что процесс создания радикалов и активных частиц в присутствии разряда существенно ускоряется в результате взаимодействия с участием заряженных частиц (возбуждение, диссоциация и ионизация электронным ударом, а также конверсия и рекомбинация ионов) При этом на стадии, предшествующей зажиганию водородно-кислородной смеси, основными положительными ионами в разряде являются ионы Н5+, 02+ и Н30+, а основным отрицательным ионом - ион 04"

Влияние газового разряда на время воспламенения стехиометрической (67%-33%) Н2-Ог смеси показано на рис 34 при ро = 1 атм и мгновенном нагреве

газа до различных начальных температур То Видно, что время задержки воспламенения в условиях неравновесной плазмы при низких температурах газовой смеси уменьшается на несколько порядков величины при увеличении температуры электронов, тогда как с увеличением газовой температуры влияние разряда становится не столь существенным Расчеты также показали, что при увеличении процентного содержания водорода в смеси с кислородом газовый разряд приводит к большему снижению времени задержки воспламенения, по сравнению со стехиометрической смесью, тогда как влияние низкотемпературной плазмы на воспламенение бедных смесей значительно ниже

Для нахождения основных каналов, оказывающих влияние на воспламенение смеси, была проведена редукция фундаментальной схемы Рассмотрены три редуцированные кинетические схемы первая схема состоит из 27 компонентов и 104 реакций, вторая схема состоит из 21 компонента и 89 реакций, третья схема состоит из 21 компонента и 82 реакций Были рассчитаны зависимости ошибок вычисления периода индукции с помощью различных редуцированных кинетических схем от состава смеси, температуры электронов, температуры и давления

Рис 34 Зависимость от температуры электронов периода индукции Н2-02 смеси при Ро -1 атм и мгновенном нагреве газа до различных начальных температур То, К 1- 800, 2 - 900, 3 - 1000, 4 - 1100, 5 - 1200

газа Полученные результаты свидетельствуют, что в каждом конкретном случае нужно проводить новое редуцирование начальной кинетической схемы, так как ошибка определения периода индукции сильно зависит от начального процентного состава смеси, температуры газа и температуры электронов, причем ошибка тем больше, чем сильнее редукция фундаментальной кинетической схемы

Для выявления вклада различных компонентов, а также главных каналов в ускорение или замедление разветвленно-цепных реакций воспламенения водородно-кислородной смеси, было проведено исследование чувствительности кинетической модели к различным реакциям, протекающим в процессе инициирования воспламенения под действием низкотемпературной плазмы Показано, какой вклад вносят различные реакции, способствующие ускорению и замедлению воспламенения водородно-кислородной смеси, в процесс инициирования горения при использовании низкотемпературной плазмы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Всесторонне исследованы физические процессы, протекающие в многокомпонентных смесях инертных газов в условиях неравновесной плазмы газового разряда Показано, что в диффузионном режиме существования разряда степень пространственного разделения компонентов в бинарных и тройных смесях инертных газов увеличивается с ростом давления буферного газа и разрядного тока и уменьшается с увеличением парциальных давлений примесных газов и расстояния от анода Установлено, что з диффузионном режиме существования разряда основным механизмом, приводящим к радиальному перераспределению компонентов смеси в прианодных и центральных областях положительного столба, является катафорез, тогда как в прикатодных областях за поперечное разделение ответственен "ионный ветер" Экспериментально выявлено, что существование аксиального катафореза приводит к изменению степени радиального разделения компонентов смеси по длине положительного столба

2 Впервые обнаружено явление уменьшения эффективной диффузионной длины разряда для атомов примеси, оказывающее существенное влияние на время установления стационарного уровня поперечного разделения компонентов смеси Изучена динамика радиального и аксиального разделений бинарных и тройных смесей инертных газов в зависимости от процентного состава, давления смеси и разрядного тока

3 Предложен и реализован высокопроизводительный, экологический, безотходный, плазменный метод очистки технического гелия на основе полученных данных о степени и временах поперечного и продольного разделений бинарных и тройных смесей инертных газов Созданы однокаскадный и двухкаскад-ный макетные образцы лабораторной установки, на которой были проведены

эксперименты по очистке технического гелия На способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей получен патент

4 Впервые всесторонне изучены на основе комплекса контактных и бесконтактных методов диагностики основные свойства новой разновидности поверхностного СВЧ-разряда и пространственно-временная эволюция параметров создаваемой поверхностным разрядом плазмы в широком диапазоне изменения внешних условий

- Экспериментально выявлено, что при низких давлениях воздуха р < 1 Topp поверхностный СВЧ представляет собой однородное плазменное образование с очень высокой (порядка 10 %) степенью ионизации и неравновесной функцией распределения, обогащенной быстрыми электронами, что приводит к эффективной диссоциации молекул кислорода и азота

- Показано, что поверхностный СВЧ-разряд в воздухе при средних давлениях р =1-50 Topp существует при большом значении электрического поля, локализованного в плазменном слое толщиной меньше 1 мм, что приводит к быстрому со скоростью 10-100 К/мкс нагреву воздуха, а скорость распространения разряда достигает величины 100 км/с

- При высоких давлениях воздуха поверхностный СВЧ-разряд на кварцевой антенне представляет собой систему тонких плазменных каналов, формирование разряда сопровождается генерацией ударных волн, распространяющихся вблизи поверхности антенны со скоростью до 1 км/с, и образованием области с пониженной плотностью газа

5 Впервые в условиях поверхностного СВЧ-разряда в неподвижном воздухе реализовано быстрое плазменно-стимулированное воспламенение жидких углеводородов Проведено комплексное исследование основных параметров и свойств пламени, возникающего в процессе воспламенения и горения спирта, бензина и керосина Показано, что в зависимости от подводимой импульсной СВЧ-мощности период индукции изменяется от 5 до 30 мкс, воспламенение происходит на антенне в области существования поверхностного СВЧ-разряда при температуре газа, не превышающей 1000 К, скорость распространения передней границы области интенсивного горения достигает около антенны 300 м/с, температура пламени вблизи поверхности антенны в условиях больших значений приведенного электрического поля равна 3300 К, а концентрация электронов - 3 i011 см"3

6 Впервые в до- и сверхзвуковых газовых потоках реализовано быстрое плаз-менно-стимулированное поверхностным СВЧ-разрядом воспламенение пропан-воздушной смеси и жидких углеводородов, нанесенных тонким слоем на кварцевую антенну Изучена динамика воспламенения и горения высокоскоростных воздушно-углеводородных потоков Экспериментально получено, что в условиях поверхностного СВЧ-разряда период индукции составляет величину

порядка 5-20 мкс, что делает данный тип разряда одним из эффективных способов для быстрого воспламенения высокоскоростных потоков углеводородного топлива

7 Математическое моделирование воспламенения сверхзвукового (М = 2) пропан-воздушного потока в условиях, когда поверхностный СВЧ-разряд рассматривается только как источник тепловой энергии, вводимой в пограничный слой, выявило, что тепловое автовоспламенение не обеспечивает наблюдаемое в эксперименте значение периода индукции, и показало необходимость учета плазменных эффектов Разработана кинетическая модель воспламенения в условиях неравновесной плазмы газового разряда при учете влияния электрического поля на процессы диссоциации молекул и наработку активных радикалов, возбужденных и заряженных (электронов, положительных и отрицательных ионов) частиц и на примере водородно-кислородной смеси показано сильное влияние величины приведенного электрического поля на период индукции

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1 Шибкова Л В , Шибкое В М Разряд в смесях инертных газов Монография -М , Физматлит, 2005, 198с

2 Шибкова ЛВ Поверхностный сверхвысокочастотный разряд при высоких давлениях воздуха //Вестник московского университета Серия 3 Физика Астрономия, 2007, № 5, с 62-64

3 Шибкова Л В Воспламенение спирта в условиях поверхностного СВЧ-разряда в воздухе //Препринт № 4 -М, Физический факультет МГУ имени М В Ломоносова, 2007, 21 с

4 Шибкое В М, Двинин С А , Ершов А П, Константиновский Р С, Сур-конт О С, Черников В А , Шибкова Л В Поверхностный сверхвысокочастотный разряд в воздухе //Физика плазмы, 2007, т 33, № 1, с 77-85

5 Константиновский Р С, Шибкое В М, Шибкова Л В Влияние газового разряда на воспламенение водородно-кислородной смеси //Кинетика и катализ, 2005, т46, №6, с 821-834

6 Шибкое В М, Александров А Ф, Ершов А П, Тимофеев И Б, Черников В А , Шибкова Л В Свободно локализованный сверхвысокочастотный разряд в сверхзвуковом потоке газа //Физика плазмы, 2005, т 31, № 9, с 857-864

7 Шибкое В М, Ершов А П, Черников В А, Шибкова Л В Сверхвысокочастотный разряд на поверхности диэлектрической антенны //Журнал технической физики, 2005, т 75, № 4, С 67-73

8 Шибкое В М, Двинин С А , Ершов А П, Шибкова Л В Механизмы распространения поверхностного сверхвысокочастотного разряда //Журнал технической физики, 2005, т 75, № 4, с 74-79

9 Шибкое В М, Александров А Ф , Ершов А П, Карачев А А , Константинов-ский Р С, Тимофеев И Б, Черников В А , Шибкова Л В Воспламенение сверхзвукового потока углеводородного топлива с помощью сверхвысокочастотных разрядов //Вестник Московского университета Серия 3 Физика Астрономия 2004, № 5, с 67-69

10 Шибкое В М, Виноградов Д А , Восканян А В , Ершов А П, Тимофеев И Б , Шибкова Л В, Черников В А Поверхностный СВЧ-разряд в сверхзвуковом потоке воздуха //Вестник Московского Университета Серия 3 Физика, астрономия, 2000, т 41, № 6, с 64-66

11 Злобина ЮВ, Шибкое ВМ, Шибкова Л В Кинетика нагрева и диссоциации молекул в импульсном разряде в водороде //Физика плазмы 1998, т 24, № 7, с 667-671

12 Кузовников АА, Шибкое ВМ, Шибкова Л В Кинетика электронов в плазме разряда, создаваемого в свободном пространстве сфокусированным СВЧ пучком //Журнал технической физики, 1997, т 67, № 6, с 10-14

13 Александров А Ф, Зарин АС, Кузовников А А , Шибкое В М, Шибкова Л В Параметры плазмы несамостоятельного СВЧ-разряда, создаваемого в режиме программированного импульса //Журнал технической физики, 1997, т67, №7, с 19-23

14 Калинин АВ, Шибкое В М, Шибкова Л В Влияние кислорода на кинетику нагрева молекулярного газа в азотно-кислородной смеси //Вестник Московского университета Серия 3 Физика, астрономия, 1996, т 37, № 1, с 38-42

15 Лодинев В В, Шибкое В М, Шибкова Л В Кинетика нагрева газа в импульсно-периодическом разряде в воздухе //Вестник Московского Университета Серия 3 Физика, астрономия, 1996, т 37, № 2, с 29-35

16 Кузовников А А Шибкое В М Шибкова Л В Свободно локализованный им-пульсно-периодический СВЧ-разряд в воздухе Кинетика нагрева газа //Теплофизика высоких температур, 1996, т 34, № 3, с 349-354

17 Кузовников А А, Шибкое ВМ, Шибкова Л В Свободно локализованный им-пульсно-периодический СВЧ-разряд в воздухе Кинетика заряженных частиц //Теплофизика высоких температур, 1996, т 34, № 5, с 741-745

18 Александров А Ф, Кузовников А А , Шибкое В М, Шибкова Л В , Злобин В В Параметры, кинетика, экспериментальное и математическое моделирование неравновесной плазмы свободно локализованного СВЧ-разряда в воздухе //Прикладная физика 1994, вып 4, с 20-29

19 Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В Физические процессы в неравновесной плазме бинарной смеси инертных газов //Contrib Plasma Phys , 1986, v 26, №1, р 37-51

20 Девятое А М, Шайхитдинов Р 3, Шибкое В М, Шибкова Л В Радиальное распределение атомов Хе(3Р2) в импульсном разряде в Не-Хе смеси //Оптика и спектроскопия, 1985, т 59, № 6, с 1201-1204

21 Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В , Чепелееа Л П Функция распределения электронов по энергиям в начальной стадии повторного разряда в гелии //Письма в Журнал технической физики, 1984, т 10, №23, с 1413-1416

22 Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В Динамика поперечного катафореза в Не-Хе смеси в условиях импульсной модуляции разрядного тока //Вестник Московского университета Сер 3 Физика, астрономия, 1984, т 25, №4, с 40-44

23 Волкова Л М, Девятое А М, Кралькина Е А , Шибкова Л В Радиальное распределение атомов Хе в положительном столбе тлеющего разряда в смеси Не-Хе //Вестник Московского университета Сер 3 Физика, астрономия, 1982,т 23, №3,с 8-12

24 Волкова Л М, Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В Влияние метаста-бильных состояний на развитие импульсного разряда в гелии //Физика плазмы, 1981, т 7, №2, с 296-302

25 Кидрасов Ф X, Девятое А М, Волкова Л М, Шибкова Л В Спектроскопическое исследование разряда в магниевом полом катоде с гелиевым и аргоновым наполнением //Вестник Московского университета Серия 3 Физика, астрономия, 1974, № 5, с 563-567

26 Кидрасов ФХ, Девятое А М, Волкова Л М, Шибкова Л В Радиальное изменение характеристик разряда в магниевом полом катоде с гелиевым и аргоновым наполнением //Вестник Московского уиверситета Серия 3 Физика, астрономия, 1974, № 3, с 362-365

27 Шибкое В М, Шибкова Л В, Черников В А , Виноградский Л М, Гоигоро-еич С В, Соболев С К Способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей //Патент РФ №2175271, заявка № 99116168, приоритет от 23 07 99 г

28 Волкова Л М, Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В Определение констант элементарных процессов с участием метастабильных атомов в распадающейся плазме гелия и смеси Не-Хе //В кн Метастабильные состояния атомов и молекул и методы их исследования Чебоксары, 1982, с 3-21

29 DevyatovAM, Kuzovnikov А А , LodinevVV, ShibkovVM, ShibkovaLV, Zlo-bin V V The free localized microwave discharge in air in the focused electromagnetic beam //In book "Strong microwave in plasmas" Nz Novgorod, 1990, v 1, p 374-394

30 Shibkov V M, Chermkov A V, Chernikov V A , Ershov A P, Shibkova LV, Ti-mofeev IВ, Vinogradov D A , Voskanyan A V Surface microwave discharge on dielectric body in a supersonic flow of air //In book "Microwave discharges Fundamentals and applications" Yanus-K, Moscow, 2001, p 145-153

31 Shibkov V M, Chernikov V A, Gromov V G , Lann О V, Levin V A, Shibkova L V Interaction of supersonic airflow with the combined microwave discharge, created on external surface of the wedge dielectric body //In Book "Strong Microwaves in Plasmas" Edited by A G Litvak, in two volumes Nizhny Novgorod, 2003, v 2, p 731 -736

32 Shibkov VM, Chernikov VA , Ershov A P, Shibkova L V, Timofeev IB Surface microwave discharge in supersonic airflow //In Book "Strong Microwaves in Plasmas" Edited by A G Litvak, in two volumes Nizhny Novgorod, 2003, v 2, p 737-742

33 Shibkov V M, Karachev A A , Konstantmovskij R S, Shibkova L V, Voskan-yanAV, Zlobm VV Microwave plasma assisted of supersonic hydrocarbon fuel combustion //In Book "Strong Microwaves in Plasmas" Edited by A G Litvak, in two volumes Nizhny Novgorod, 2006, v 2, p 686-691

34 Shibkov V M, Abramova A D, Chernikov V A , Dvinm A S, Ershov A P, Konstanti-novskij R S, Shibkova L V, Zlobm V V Microwave discharge on external surface of dielectric antenna //In Book "Strong Microwaves in Plasmas" Edited by A G Litvak, in two volumes Nizhny Novgorod, Russia, 2006, v 2, p 742-747

35 ShibkovVM, Chernikov AV, Chernikov V A , Ershov AP, Shibkova LV, Timofeev IВ, Vinogradov D A , Voskartyan A V Surface microwave discharge in supersonic airflow //Report on the 2nd Workshop on Magneto-plasma-aerodynamics in aerospace applications 2000, Moscow, IHT of RAS, 2001, p 163-168

36 Shibkov V M, Alexandrov A F, Chernikov A V, Ershov AP, Shibkova LV, Timofeev IВ, VanWie D M, Voskanyan A V Freely localized microwave discharge in supersonic flow //32nd AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference and 4th Weakly Ionized Gases Workshop, 2001, Anaheim, USA, AIAA-2001-2946, p 1-8

37 ShibkovVM, ChemikovVA, Ershov AP, Dvinm S A , Raffoul Ch N, Shibkova L V, Timofeev IВ, VanWie D M, Vinogradov D A , Voskanyan A V Surface microwave discharge in supersonic airflow //Report on the 32nd AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference and 4th Weakly Ionized Gases Workshop, 2001, Anaheim, CA, USA, AIAA-2001-3087

38 Shibkov VM, Chernikov VA, Dvinm SA, Ershov AP, Shibkova LV, Timofeev IВ, Voskanyan A V Dense large-diameter uniform plasma of a surface microwave discharge //15th International Symposium on Plasma Chemistry V I 2001, France, p 179-184

39 Shibkova LV, Alexandrov A F, Chernikov AV, Giulietti A , Kulikova N V, Shibkov V M Plasma-chemical processes under conditions of a freely localized microwave discharge in air //15th International Symposium on Plasma Chemistry Volume III Poster Contributions 2001, France, p 991-996

40 Шибкое В M, Александров А Ф, Восканян А В, Ершов А П, Кузовников А А , Тимофеев И Б, Черников В А , Шибкова Л В СВЧ-разряд на внешней поверх-

ности диэлектрического тела //III Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPS-2002), г Иваново, с 429-432

41 Шибкова Л В, Восканян А В , Двинин С А , Ершов А П, Карачев А А , Кузовни-ков А А, Шибкое В М Механизм распространения и параметры поверхностного СВЧ-разряда при низком давлении воздуха //III Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии, г Иваново, с 433-437

42 Shibkov V М, Chernikov V А , Ershov А Р, Karachev А А , Konstantmovskij R S, Shibkova L V, Timofeev IВ, Voskanyan A V, Zlobin V V Propane-air mixture ignition with the help of the surface discharge //Proceedings of the International Conference on Physics of Low Temperature Plasma (PLTP-03), Kiev, 2003 Invited Paper 3-16-166, p 1-6

43 Alexandrov A F, Chernikov V A , Shibkova L V, Sobolev SK, Vinogradsky L M Impurity spatial redistribution in multicomponent plasma of the discharge in technical helium //Proceedings of the International conference on physics of low temperature plasma (PLTP-03), Kiev, Ukraine, 2003 Invited Paper 3-17-67, p 1-6

44 Shibkov V M, Alexandrov A F, Chernikov V A , Ershov A P, Georgievskiy P Yu, Gromov V G, Lann OB, Levin VA, Shibkova L V, Timofeev IВ, Voskanyan A V, Zlobin V V Influence of the surface microwave discharge on the parameters of supersonic airflow near a dielectric body //41st AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit and 5th Weakly Ionized Gas Workshop, 2003, Reno, Nevada, USA, AIAA-2003-1192, p 1-7

45 Shibkov V M, Chernikov VA, Ershov AP, Karachev A A, Shibkova LV, Timofeev IВ, Voskanyan A V, Zlobin V V Ignition of the supersonic propane-air mixture with the help of the surface discharge //Report on the Fifth International Workshop on Magneto and Plasma Aerodynamics for Aerospace Applications, Moscow, 2004 Invited Reports, p 1-6

46 Shibkov V M, Alexandrov A F, Chernikov V A , Ershov A P, Gromov V G, Kuznet-sov IV, Lann О В, Levin V A, Shibkova L V, Timofeev IВ, Voskanyan A V Surface microwave discharge //International Conference on Physics of Low Temperature Plasma (PLTP-03), Kiev, Ukraine, 2003 Invited paper 3-15-66, p 1-6

47 Шибкое В M, Восканян А А, Гоомов В Г, Ершов А П, Тимофеев И Б, Черников В А, Шибкова Л В Свободно локализованный и поверхностный СВЧ-разряды в сверхзвуковом потоке воздуха //III Международный симпозиум "Термохимические процессы в плазменной аэродинамике", 2003, Санкт-Петербург, с 240-251

48 Shibkov V М, Chernikov V А , Dvmm S А , Ershov А Р, Karachev А А , Shibkova L V, Surkont О S, Voskanyan А V Microwave discharge on external surface of quartz plate //Report on the International Conference "Micro- and nanoelec-tronics-2003", 2003, Moscow-Zvenigorod, Russia, Invited Lectures, p 1-8

49 ShibkovVM, Abramova A D, ChemikovVA, ErshovAP, GromovVG, Ka-rachev A A, Konstantinovskij R S, Shibkova L V, Timofeev IВ, Voskanyan A V Microwave discharges in supersonic plasma aerodynamics //42 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2004, Reno, Nevada, USA, AIAA-2004-0513, p 1-11

50 ShibkovVM, ChemikovVA, ErshovAP, Konstantinovskij R S, Shibkova LV, Zlobin V V Propane-butane-air mixture ignition and combustion in the aerodynamic channel with the stagnant zone //42 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2004, Reno, Nevada, USA, AIAA-2004-0838, p 1-9

51 Шибкое В M, Александров А Ф, ЧерниковВА, Громов В Г, Ершов А П, Кон-стантиновский Р С, Тимофеев И Б, Шибкова Л В, Злобин В В Кинетика воспламенения углеводородных топлив в условиях низкотемпературной плазмы газового разряда //IV Международный симпозиум "Термохимические и плазменные процессы в аэродинамике Санкт-Петербург, 2004, с 1-9

52 Shibkov VM, Chemikov V А , Ershov АР, Karachev А А , Konstantinovskij R S, Shibkova LV, Voskanyan AV, Zlobin VV Influence of low temperature non-equihbrium gas discharge plasma on ignition and burning of the supersonic flow of the combustible hydrocarbon fuels //XV International Conference on MHD Energy Conversion and VI International Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics Moscow, 2005, v3, p 711-730

53 ShibkovVM, Alexandrov A F, ChemikovVA, GromovVG, ErshovAP, Karachev A A , Konstantinovskij R S, Shibkova L V, Zlobin V V Influence of gas discharge plasma on combustion of a supersonic hydrocarbon flow IN Workshop "Thermochemical and plasma processes in aerodynamics" St-Petersburg, 2006, № 25, p 1-7

54 Shibkov V M, Aleksandrov A F, Chemikov V A ,, Dvinin S A, Ershov A P, Shibkova L V, et al Surface Microwave Discharge in Air //44 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2006, Reno, Nevada, USA, AIAA-2006-1455, p 1-6

55 Шибкое В M, Гоомов В Г, Ершов А П, Константиновский Р С, Черников В А , Шибкова Л В, Злобин В В Нетепловое воспламенение сверхзвукового потока углеводородного топлива в условиях неравновесной газоразрядной плазмы //Доклад на 4-ой научной школе-конференции "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики", г Алушта, Крым, 2006г , с 1-12

56 Шибкое В М, Александров А Ф, Черников В А , Гоомов В Г, Ершов А П, Кара-чев А А , Константиновский Р С, Шибкова Л В, Злобин В В Влияние газоразрядной плазмы на горение сверхзвукового углеводородного потока //Доклад на 5-ом Международном симпозиуме "Термохимические и плазменные процессы в аэродинамике" Санкт-Петербург, 2006, с 1-9

57 Shibkov V М, Alexandrov A F, Chemikov V А , Ershov А Р, Konstantinovskij R S, Shibkova L V, Zlobin VV Freely localized and surface microwave discharges in

high-speed flows //"Microwave discharges Fundamentals and applications", Edited by Yu A Lebedev Yanus-K, Moscow, 2006, p 95-100

58 Shibkov V M, Aleksandrov A F, Chernikov V A , Dvinm S A , Ershov A P, Konstan-tinovskij R S, Shibkova L V, Zlobin V V Microwave Discharges Fundamentals and Applications //Report on the 45 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2007, Reno, Nevada, USA, AIAA-2007-427, p 1-6

59 Шибкова Л В, Александров А Ф, Ершов А П, Черников В А Поверхностный СВЧ-разряд в высокоскоростном потоке газа Сборник докладов научной конференции "Ломоносовские чтения" Секция физики МГУ им М В Ломоносова, 2007, с 199-202

60 Шибкое В М, Логунов А А , Шибкова Л В Генерация ударных волн в условиях поверхностного СВЧ-разряда в воздухе Сборник докладов научной конференции "Ломоносовские чтения" Секция физики МГУ им М В Ломоносова, 2007, с 202-205

61 Devyatov А М, Shibkova L V The dynamics of radial cataphoresis in He-Xe mixture //Proc XV ICPIG, contrib papers, USSR, Minsk, 1981, part 1, p 57-58

62 Devyatov AM, Shibkov V M, Shibkova LV, Volkova LM The temperature dependence of diffusion coefficient of metastable Хе(3Рг) atoms in He-Xe mixture //Proc XV ICPIG, contrib papers, USSR, Minsk, 1981, part 1, p 399-400

63 Shibkova L V, Devyatov A M, Shibkov V M, Volkova L M The determination of interaction constants of metastable atoms He(23S) between each other and with xenon atoms //Proc VI ESCAMPIG, contrib papers U К , Oxford, 1982, p 97-98

64 Devyatov AM, Shibkov VM, Shibkova L V, Chepeleva LP, Volkova LM Electron energy distribution in the nonequilibrium plasma of a pulse discharge in He-Xe mixture //Proc XII ICPIG, contrib papers Dusseldorf, 1983, v 1, p 24-25

65 Девятое A M, Шибкое В M, Шибкова Л В Исследование динамики катафореза в пеннинговской смеси //VI Всесоюзная конференция по физике низкотемпературной плазмы Ленинград, 1983, т2, с 54-56

66 Девятое А М, Шибкое В М, Шибкова Л В, Чепелева Л П Кинетика концентрации метастабильных атомов и электронов и ее влияние на повторный пробой в гелии //II Всесоюзное совещание по физике электрического пробоя газов Тарту, 1984, ч 1, с 163-165

67 Devyatov А М, Shibkov V М, Shibkova L V, Chepeleva L Р Electron energy distribution at the beginning secondary discharge in helium //Proc VII ESCAMPIG, contrib papers Ban, Italy, 1984, p 232-233

68 Devyatov A M, Kuzovnikov A A, Shaihitdmov R Z, Shibkov V M, Shibkova L V The influence of radial distribution of He-Xe mixture components on radial distribution of atoms Xe(3P2) in the impulse discharge //XVIII ICPIG, contrib papers Wales, U К , Swansee, 1987, part 1, p 166-167

69 Девятое А М Шибкова Л В Влияние легклионизуемой примеси на функцию распределения и потери энергии электронов //I Всес конф по процессам ионизации сучастием возбужденных атомов Ленинград, 1988, с 120-121

70 Aleksandrov A F, Ausheva F А , Devyatov А М, Shibkov V М, Shibkova L V The influence of the admixture percentage contents on the diffusion coefficients in the binary mixture of inert gases //X ESCAMPIG, contrib papers Orleans, France, 1990, p 384-385

71 Shibkov V M, Isaev К Sh , Lodinev V V, Shibkova L V The molecular gas heating in the free localized microwave discharge in air //Proc XI ESCAMPIG, contrib papers St Petersburg, Russia, 1992, p 244-245

72 Alexandrov A F, Devyatov A M, Shibkov V M, Shibkova L V, Singh P, Vaselli M Physical processes in a non-equilibrium gas discharge plasma in multicomponent mixture //Proc XXIIIICPIG, contrib papers Toulouse, France, 1997, v 1, p 44-45

73 Ershov AP, Kalinin A V, Shibkov VM, Shibkova L V, Singh P, Vaselli M Influence of oxygen admixture on gas heating in N2-02 mixture of pulse discharge //Proc XXIII ICPIG, contrib papers Toulouse, France, 1997, v 2, p 60-61

74 Alexandrov A F, Shibkov V M, Shibkova L V, Vinogradski L M, Singh P, Vaselli M Kinetics of gas heating in non-equilibrium plasma of the pulse discharge in hydrogen //Proc XIV ESCAMPIG, Ireland, Dublin, 1998, p 52-53

75 Александров А Ф, Черников А В, Шибкова Л В, Шибкое В М Пространственное раздепение компонентов смеси в газоразрядной плазме //"Физическая электроника 99" Махачкала 1999, с 59-62

Шибкова Лидия Владимировна

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДВИЖУЩЕЙСЯ ПЛАЗМЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ИНЕРТНЫХ И ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СМЕСЕЙ

Автореферат

Подписано в печать 17 09 2007 г Формат 60x84/16

Печать офсетная Уч -изд л 2 86 Уел -печ л 2 70

Тираж 150 экз Заказ № 122 Бесплатно

ОИВТ РАН 125412, Москва, Ижорская ул , 13/19

Приложение к автореферату Шисковой Лидии Владимировны "Физические процессы в движущейся плазме многокомпонентных инертных и химически активных смесей"

Электронный вариант автореферата с цветными фотографиями смотри на сайте ОИШ РАН oivtran.ru Далее - подготовка научных кадров - Советы по защите диссертаций -Совет Д002 110.03 - Защита докторских диссертаций

Рис. 24. Воспламенение спщута в условиях СВЧ-разряда

Рис. 21. Общий вид СВЧ-разряда при р = 760 Topp

Рис. 30. Воспламенение бензина в условиях СВЧ- разряда при р=760 Topp

Рис 25. Мг-новенпая теневая фота рафия газодинамических возмущений при горении спирта

Рнс. 22 Теневая фотография области газодина мических возмущений

Рис. 31. Воспламенение сверхзвуков«« М = 2 пропан-воздушного потока: слева - интегральный снимок, справа - мгновенная теневая ||хггография

Рис. 32. Восгшаменешс спирта в высокоскоростных И(|чд'у]1['[:,:х потоках

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ.

§1.1. Некоторые особенности разрядов в смесях газов.

§ 1.2. Метод определения пространственного разделения смеси по 27 интенсивностям спектральных линий.

§ 1.3. Выбор условий эксперимента.

§ 1.4. Метод измерения пространственного распределения концентрации ионов в бинарных смесях.

§ 1.5. Экспериментальная установка.

§ 1.6. Радиальное распределение атомов ксенона в положительном столбе разряда в смеси Не-Хе.

§ 1.7. Оценка вклада различных механизмов, приводящих к радиальному разделению смеси.

§ 1.8. Пространственное разделение компонентов в тройных смесях инертных газов.

§ 1.9. Выводы к главе 1.

Глава 2. ДИНАМИКА РАДИАЛЬНОГО КАТАФОРЕЗА.

§2.1. Экспериментальная установка.

§ 2.2. Динамика радиального разделения компонентов Не-Хе смеси.

§ 2.3. Динамика радиального перераспределения ионов примеси.

§ 2.4. Метод исследования динамики радиального катафореза в пеннинговской смеси.

§ 2.5. Расчет времени установления стационарного уровня радиального катафореза.

§ 2.6. Плазменная технология тонкой очистки инертных газов.

§ 2.7. Выводы к главе 2.

Глава 3. КИНЕТИКА НЕРАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ ИМПУЛЬСНОГО

РАЗРЯДА.

§ 3.1. Методы определения параметров плазмы в условиях импульсного разряда.

§ 3.2. Кинетика импульсного разряда в гелии и гелий-ксеноновой смеси

§ 3.3. Нагрев газа и диссоциация молекул в импульсном разряде в водороде.

§ 3.4. Нагрев газа в условиях импульсного разряда в воздухе.

§ 3.5. Влияние кислорода на кинетику нагрева молекулярного газа в азотно-кислородной смеси.

§ 3.6. Выводы к главе 3.

Глава 4. ПОВЕРХНОСТНЫЙ СВЧ РАЗРЯД НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

АНТЕННЕ.

§ 4.1. Обзор литературы.

§ 4.2. Сверхвысокочастотный разряд на поверхности диэлектрической антенны.

§ 4.3. Поверхностный СВЧ разряд при средних давлениях воздуха.

§ 4.4. Параметры плазмы поверхностного СВЧ разряда при низких давлениях воздуха.

§ 4.5. Поверхностный СВЧ разряд при высоких давлениях воздуха.

§ 4.6. Влияние поверхностного СВЧ разряда на свойства пограничного слоя.

§ 4.7. Выводы к главе 4.

Глава 5. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ В

УСЛОВИЯХ ПОВЕРХНОСТНОГО СВЧ РАЗРЯДА.

§ 5.1. Экспериментальная установка и методы диагностики.

§ 5.2. Воспламенение спирта в условиях поверхностного СВЧ разряда в воздухе.

§ 5.3. Горение бензина и керосина в условиях поверхностного СВЧ разряда в воздухе.

§ 5.4. Выводы к главе 5.

Глава 6. ВЛИЯНИЕ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ НА

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОТОКОВ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ.

§ 6.1. Обзор литературы.

§ 6.2. Экспериментальная установка.

§ 6.3. Методы регистрации воспламенения.

§ 6.4. Воспламенение сверхзвукового пропан-воздушного потока.

§ 6.5. Воспламенение с помощью поверхностного СВЧ разряда спирта и керосина в условиях до- и сверхзвукового потока воздуха.

§ 6.6. Численное моделирование процесса автовоспламенения сверхзвукового пропан-воздушного потока в условиях поверхностного СВЧ разряда.

§ 6.7. Математическое моделирование влияния плазменных эффектов на воспламенение водородно-кислородной смеси.

§ 6.8. Выводы к главе 6.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность темы. В целях достижения оптимальных параметров плазменных устройств часто приходится идти по пути усложнения химического состава рабочей среды. При этом в разрядах в многокомпонентных смесях протекают процессы, несущественные для однокомпонентных сред. Например, в смеси инертных газов возникает пространственно-неоднородное перераспределение компонентов смеси, что может приводить к снижению эффективности работы таких плазменных устройств, как газоразрядные лазеры, газоразрядные источники света и др. Неучет влияния пространственного разделения смеси также приводит к значительным ошибкам в определении концентрации химически активных компонентов при использовании актинометрического метода диагностики в плазменных реакторах. Еще одна важная проблема, которая решается с помощью плазменных технологий, это очистка инертных газов от примесей, так как потребность в чистом веществе возрастает непрерывно, а требования к его чистоте ужесточаются.

В химически активных смесях возникают нехарактерные для инертных газов процессы, приводящие к частичному или полному качественному изменению состава смеси. Так разряды, создаваемые в молекулярных газах (воздух, водород, азот, кислород и их смеси), приводят к эффективной диссоциации молекул, наработке активных радикалов и нагреву рабочей среды, что не наблюдается в смесях инертных газов. А эти процессы в разрядах в горючих воздушно-углеводородных смесях могут привести к полному изменению первоначального состава, что связано, в частности, с процессами воспламенения и горения. Исследование влияния различных типов газовых разрядов на эти процессы актуально с точки зрения необходимости в условиях высокоскоростных потоков обеспечить быстрое объемное воспламенение углеводородного топлива [2-4], что актуально для развития современной авиации. Изучение процесса воспламенения и горения углеводородных смесей в условиях низкотемпературной плазмы важно как с точки зрения фундаментальных исследований механизмов и кинетики атомно-молекулярных превращений при наличии сильных электрических полей, так и с точки зрения оптимизации плазмохимических процессов. Возникла задача поиска оптимальных способов создания низкотемпературной плазмы в высокоскоростных потоках газа, изучения влияния газового разряда на газодинамические характеристики потока вблизи обтекаемого тела и выявления механизма быстрого воспламенения углеводородных топлив. Поэтому для более глубокого понимания физико-химических процессов, протекающих при воспламенении углеводородных смесей в газовой и жидкой фазах с помощью низкотемпературной плазмы, актуальным является проведение, как экспериментальных исследований, так и сопоставление их с расчетами в рамках физических моделей влияния газового разряда на инициирование горения.

Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование фундаментальной научной проблемы, связанной с изучением физических процессов, протекающих в движущейся неравновесной низкотемпературной плазме, создаваемой в многокомпонентных смесях инертных газов, а также в многокомпонентных смесях химически активных молекулярных газов.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- экспериментальное исследование степени пространственно-временного перераспределения компонентов смесей инертных газов и выявление ответственных за наблюдаемое разделение механизмов в условиях диффузионного режима существования стационарного и импульсного разрядов;

- изучение пространственно-временной эволюции параметров неравновесной плазмы, создаваемой на диэлектрической антенне новой разновидностью самостоятельного поверхностного СВЧ разряда, а также исследование газодинамических возмущений, возникающих в условиях изучаемого разряда;

- реализация быстрого плазменно-стимулированного воспламенения и горения газообразных и жидких углеводородов с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы поверхностного СВЧ разряда в неподвижном воздухе и высокоскоростных газовых потоках;

- проведение математического моделирования с целью выявления основного механизма, ответственного за воспламенение углеводородного топлива в условиях газоразрядной плазмы, и с целью изучения возможности уменьшения локального коэффициента турбулентного трения с помощью поверхностного СВЧ разряда.

Методы исследования. В ходе выполнения диссертации использовался широкий набор методов исследования с применением следующего диагностического оборудования: монохроматоры и спектрографы с цифровой регистрацией спектра; блок зондовой диагностики с цифровой регистрацией вольт-амперных характеристик двойного и одиночного зондов; высокоскоростная камера; установка теневой диагностики; рефракционные лазерные датчики; система измерения проводимости пламени; цифровые фотоаппараты и видеокамеры; цифровые осциллографы; компьютеры. Для решения поставленных задач применялись как бесконтактные, так и контактные диагностические методы. Исследования проводились, как в разряде постоянного тока, так и в режиме импульсной модуляции разрядного тока, а также в условиях импульсного самостоятельного поверхностного СВЧ разряда. Измерения основных параметров плазмы проводились с временным и пространственным разрешением. Применение импульсного разряда позволяло изучить временной ход основных параметров плазмы в активной фазе разряда, а также в стадии послесвечения, где процессы могут быть "разрешены" во времени.

Пространственно-временное распределение концентраций атомов многокомпонентных смесей инертных газов определялось по относительным интенсивностям спектральных линий атомов примесей и буферного газа. Функция распределения электронов по энергиям определялась из вольтамперных характеристик тока на зонд с последующей обработкой по методу регуляризации А.Н.Тихонова и из вторых производных по потенциалу зондового тока. Временной ход напряженности электрического поля в плазме определялся по разности потенциалов пространства двух зондов, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга. Концентрация метастабильных атомов измерялась методом поглощения с учетом сверхтонкой структуры спектральных линий. Для получения информации о кинетике убегающих электронов на начальной стадии импульсного разряда использовались зондовый метод, метод задерживающих потенциалов и метод селекции электронов по скоростям с помощью поперечного магнитного поля. Концентрация заряженных частиц в послесвечении измерялась методом зондирующего импульса малой амплитуды и длительности. При измерении радиального распределения ионов примеси использовался метод С.Д.Вагнера, основанный на теории тока на зонд в двухкомпонентной плазме. Динамика пространственного перераспределения компонентов бинарной пеннинговской смеси исследовалась по изучению времени релаксации метастабильных атомов буферного газа в стадии деионизации плазмы.

Общий вид поверхностного СВЧ разряда и динамика его развития фиксировались с использованием скоростной цифровой фотокамеры. Теневое фотографирование использовалось для визуализации газодинамических возмущений (ударные волны, каверны плотности), возникающих при создании поверхностного СВЧ разряда. Температура газа определялась спектроскопическим методом, основанным на регистрации распределения интенсивностей линий вращательной структуры полос двухатомных молекул N2, СИ, Н2 и Сг. При измерении временного хода температуры газа использовался полихроматор на базе двух монохроматоров с фотоэлектронными умножителями в качестве приемников излучения. При измерении средней за длительность СВЧ импульса температуры газа использовался спектрограф с ПЗС линейкой в качестве приемного устройства излучения. Концентрация электронов измерялась зондовым методом с использованием как одиночного, так и двойного зондов. Концентрация электронов в плазме поверхностного СВЧ разряда в воздухе измерялась также спектроскопическим методом по регистрации штарковского уширения спектральной линии Нр с длиной волны /1=486,1 нм с учетом таких уширяющих факторов, как аппаратная функция монохроматора, эффект Доплера, внешний микроволновой эффект Штарка и влияние ширины входной щели монохроматора. Период индукции определялся несколькими способами, а именно: по минимальной длительности СВЧ импульса, приводящего к появлению характерного свечения пламени; по резкому возрастанию интенсивности свечения молекулярной полосы возбужденного радикала СН с длиной волны канта 431,5 нм (полоса (0;0) перехода А2Д->Х2л); по времени появления сигнала с двойного зонда; по времени возникновения тока через плоский конденсатор. Воспламенение высокоскоростного потока детектировалось также по резкому изменению общего вида спектра излучения плазмы и по резкому увеличению температуры газа.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые выполнено комплексное исследование явлений переноса, определяющих степени радиального и аксиального разделений компонентов в бинарных и тройных смесях инертных газов в положительном столбе газового разряда;

- впервые экспериментально показана взаимосвязь аксиального и радиального разделения компонентов смесей инертных газов в положительном столбе газового разряда;

- впервые обнаружено явление уменьшения эффективной диффузионной длины разряда для атомов примеси, оказывающее существенное влияние на динамику радиального разделения компонентов смеси;

- предложен и реализован высокопроизводительный, экологический, безотходный, плазменный метод очистки технического гелия;

1 о

- впервые в широком диапазоне давлений воздуха (р=Ш -10 Тор) выполнено комплексное систематическое исследование параметров низкотемпературной плазмы, создаваемой новой разновидностью СВЧ разряда, поддерживаемого поверхностной волной на диэлектрических антеннах, а также газодинамических возмущений, возникающих в условиях изучаемого разряда;

- впервые реализовано быстрое плазменно-стимулированное воспламенение и горение газообразных (пропан) и жидких (спирт, бензин, керосин) углеводородов в условиях поверхностного СВЧ разряда в неподвижном воздухе и высокоскоростных газовых потоках и проведено комплексное систематическое исследование этих процессов;

- на основе математического моделирования показано влияние плазменных эффектов на быстрое воспламенение углеводородного топлива в условиях низкотемпературной плазмы.

Эти результаты являются оригинальными и получены впервые.

Достоверность полученных результатов. Экспериментальные результаты получены с помощью комплекса независимых диагностических методик на различных экспериментальных установках, подтверждаются сравнением измеренных величин с результатами теоретических и экспериментальных работ других исследователей в России и за рубежом, а также данными численного моделирования исследуемых явлений. Таким образом, полученные результаты являются вполне обоснованными и достоверными.

Практическая значимость работы. Полученные в работе данные о степени пространственного разделения компонентов бинарных и тройных смесей инертных газов и времени установления стационарного уровня разделения в зависимости от параметров разряда могут быть использованы для оптимизации работы существующих устройств и для целенаправленной разработки и конструирования новых приборов, использующих в качестве рабочего вещества многокомпонентные смеси газов. Полученные в диссертации результаты явились фундаментальной основой для разработки и создания лабораторного прототипа разделительной установки. На способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей автором получен патент.

Результаты, касающиеся поверхностного СВЧ разряда, представляют не только академический интерес, но являются научной базой для выработки рекомендаций по использованию газоразрядной плазмы при создании летательных аппаратов нового поколения, для оценки влияния плазменных образований на погранслойное течение и ускорение воспламенения.

Первая глава диссертации посвящена экспериментальному исследованию физических процессов, протекающих в газоразрядной плазме в бинарных и тройных смесях инертных газов, в которых эффективно происходит пространственное перераспределение компонентов. Результаты измерений радиального распределения концентрации атомов примеси в зависимости от разрядного тока, расстояния от катода, парциального давления основного газа и парциального давления примеси показывают, что степень разделения компонентов бинарной смеси возрастает с увеличением разрядного тока, расстояния от катода и давления основного газа, тогда как с увеличением доли примеси в разряде степень радиального разделения уменьшается. Полученные экспериментальные результаты хорошо объясняются с помощью такого механизма разделения, как катафорез, связанного с непосредственным переносом материи ионами, которые, нейтрализуясь у стенок, создают около них область повышенной плотности легкоионизуемого компонента смеси. Экспериментально установлена взаимосвязь между радиальным и аксиальным перераспределениями компонентов смесей инертных газов.

Во второй главе диссертации исследуется динамика пространственного перераспределения компонентов смесей инертных газов. Обнаружено явление уменьшения эффективной диффузионной длины для атомов примеси, что оказывает существенное влияние на время установления стационарного уровня радиального разделения в условиях газоразрядной плазмы. На основе проведенных исследований предложен высокопроизводительный, экологически чистый, безотходный плазменный метод очистки технического гелия от примесей. Показано, что созданные однокаскадный и двухкаскадный макетные образцы лабораторной установки, позволяют производить глубокую очистку технического гелия в неравновесной плазменной среде.

В третьей главе исследуется кинетика неравновесной плазмы импульсного разряда. Определены характерные времена релаксации важнейших параметров плазмы, таких как функция распределения электронов по энергиям, концентрация электронов и метастабильных атомов в зависимости от условий разряда. Исследована кинетика нагрева молекулярных газов (азот, кислород, водород, воздух) в условиях больших значений приведенного электрического поля, а также степень диссоциации молекул в импульсном разряде в водороде. Показано влияние молекулярного кислорода на скорость нагрева газа в азотно-кислородной смеси.

Четвертая глава диссертации посвящена исследованиям свойств новой разновидности поверхностного СВЧ разряда в широком диапазоне давлений воздуха. Экспериментально показано, что при низких давлениях воздуха р < 1 Тор поверхностный СВЧ представляет собой однородное плазменное образование с очень высокой порядка 10% степенью ионизации плазмы и неравновесной функцией распределения, обогащенной быстрыми электронами, что приводит к эффективной диссоциации молекул кислорода и азота. При средних давлениях р =1-50 Тор поверхностный СВЧ разряд в воздухе существует при большом значении электрического поля, локализованного в плазменном слое толщиной меньше 1 мм, поэтому наблюдается быстрый нагрев воздуха со скоростью 10-100 К/мкс, а скорость распространения разряда достигает величины 100 км/с. При высоких давлениях воздуха поверхностный СВЧ разряд на кварцевой антенне представляет собой систему тонких плазменных каналов, формирование разряда сопровождается генерацией ударных волн, распространяющихся вблизи поверхности антенны со скоростью до 1 км/с, и образованием области с пониженной плотностью газа. Такие свойства исследуемого разряда, создаваемого поверхностной СВЧ волной на диэлектрической антенне, являются перспективными для использования в плазменной аэродинамике, а также для создания плазменных реакторов для целей микро- и наноэлектроники.

В пятой главе приводятся результаты исследований по применению поверхностного СВЧ разряда в воздухе при атмосферном давлении для быстрого плазменно-стимулированного воспламенения жидких углеводородов. Проведено комплексное всестороннее изучение основных параметров и свойств пламени, возникающего в процессе воспламенения и горения спирта, бензина и керосина. Показано, что период индукции равен 5-30 мкс в зависимости от подводимой СВЧ мощности, воспламенение происходит при температуре газа не превышающей 1000 К, а скорость распространения передней границы области интенсивного горения в условиях поверхностного СВЧ разряда достигает 300 м/с.

В шестой главе диссертации влияние неравновесной плазмы на период индукции газообразного и жидкого углеводородного топлива изучается на примере воспламенения с помощью поверхностного СВЧ разряда сверхзвукового пропан-воздушного потока с числом Маха М= 2 и воспламенения спирта и керосина в условиях до- и сверхзвукового воздушных потоков. Показано, что поверхностный СВЧ разряд является одним из эффективных способов быстрого воспламенения высокоскоростных горючих потоков, так как в условиях данного разряда экспериментально полученный период индукции при воспламенении газообразных и жидких углеводородов в условиях высокоскоростных потоков порядка 5-30 мкс. В этой же главе диссертации на основе сравнения результатов математического моделирования и экспериментальных данных по инициированию горения пропан-воздушного сверхзвукового потока в условиях низкотемпературной плазмы, создаваемой различными разрядами, анализируется механизм быстрого плазменно-стимулированного воспламенения газообразных углеводородов. Математическое моделирование выявило, что тепловое автовоспламенение не обеспечивает наблюдаемое в эксперименте значение периода индукции, и показало необходимость учета плазменных эффектов для объяснения быстрого воспламенения в условиях низкотемпературной плазмы поверхностного СВЧ разряда.

В Заключении приведены основные результаты работы.

Основные результаты, включенные в диссертацию, представлены в 75 научных публикациях [5-79], в том числе: в 1 монографии [5], 25 статьях в реферируемых научных журналах [6-30], 1 патенте [31], 46 статьях в книгах, научных сборниках, материалах международных и российских конференций [32-79], а также около пятидесяти тезисов докладов на конференциях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Всесторонне исследованы физические процессы, протекающие в многокомпонентных смесях инертных газов в условиях неравновесной плазмы газового разряда. Показано, что в диффузионном режиме существования разряда степень пространственного разделения компонентов в бинарных и тройных смесях инертных газов увеличивается с ростом давления буферного газа и разрядного тока и уменьшается с увеличением парциальных давлений примесных газов и расстояния от анода. Установлено, что в диффузионном режиме существования разряда основным механизмом, приводящим к радиальному перераспределению компонентов смеси в прианодных и центральных областях положительного столба, является катафорез, тогда как в прикатодных областях за поперечное разделение ответственен "ионный ветер". Экспериментально выявлено, что существование аксиального катафореза приводит к изменению степени радиального разделения компонентов смеси по длине положительного столба.

2. Впервые обнаружено явление уменьшения эффективной диффузионной длины разряда для атомов примеси, оказывающее существенное влияние на время установления стационарного уровня поперечного разделения компонентов смеси. Изучена динамика радиального и аксиального разделений бинарных и тройных смесей инертных газов в зависимости от процентного состава, давления смеси и разрядного тока.

3. Предложен и реализован высокопроизводительный, экологический, безотходный, плазменный метод очистки технического гелия на основе полученных данных о степени и временах поперечного и продольного разделений бинарных и тройных смесей инертных газов. Созданы однокаскадный и двухкаскадный макетные образцы лабораторной установки, на которой были проведены эксперименты по очистке технического гелия. На способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей получен патент.

4. Впервые всесторонне изучены на основе комплекса контактных и бесконтактных методов диагностики основные свойства новой разновидности поверхностного СВЧ разряда и пространственно-временная эволюция параметров создаваемой поверхностным разрядом плазмы в широком диапазоне изменения внешних условий.

- Экспериментально выявлено, что при низких давлениях воздуха р < 1 Тор поверхностный СВЧ представляет собой однородное плазменное образование с очень высокой (порядка 10 %) степенью ионизации и неравновесной функцией распределения, обогащенной быстрыми электронами, что приводит к эффективной диссоциации молекул кислорода и азота.

- Показано, что поверхностный СВЧ разряд в воздухе при средних давлениях р =1-50 Тор существует при большом значении электрического поля, локализованного в плазменном слое толщиной меньше 1 мм, что приводит к быстрому со скоростью 10-100 К/мкс нагреву воздуха, а скорость распространения разряда достигает величины 100 км/с.

- При высоких давлениях воздуха поверхностный СВЧ разряд на кварцевой антенне представляет собой систему тонких плазменных каналов, формирование разряда сопровождается генерацией ударных волн, распространяющихся вблизи поверхности антенны со скоростью до 1 км/с, и образованием области с пониженной плотностью газа.

5. Впервые в условиях поверхностного СВЧ разряда в неподвижном воздухе реализовано быстрое плазменно-стимулированное воспламенение жидких углеводородов. Проведено комплексное исследование основных параметров и свойств пламени, возникающего в процессе воспламенения и горения спирта, бензина и керосина. Показано, что в зависимости от подводимой импульсной СВЧ мощности период индукции изменяется от

5 до 30 мкс, воспламенение происходит на антенне в области существования поверхностного СВЧ разряда при температуре газа, не превышающей 1000 К, скорость распространения передней границы области интенсивного горения достигает около антенны 300 м/с, температура пламени вблизи поверхности антенны в условиях больших значений приведенного электрического поля равна 3300 К, а концентрация электронов - 3-1011 см"3.

6. Впервые в до- и сверхзвуковых газовых потоках реализовано быстрое плазменно-стимулированное поверхностным СВЧ разрядом воспламенение пропан-воздушной смеси и жидких углеводородов, нанесенных тонким слоем на кварцевую антенну. Изучена динамика воспламенения и горения высокоскоростных воздушно-углеводородных потоков. Экспериментально получено, что в условиях поверхностного СВЧ разряда период индукции составляет величину порядка 5-20 мкс, что делает данный тип разряда одним из эффективных способов для быстрого воспламенения высокоскоростных потоков углеводородного топлива.

7. Математическое моделирование воспламенения сверхзвукового (М = 2) пропан-воздушного потока в условиях, когда поверхностный СВЧ разряд рассматривается только как источник тепловой энергии, вводимой в пограничный слой, выявило, что тепловое автовоспламенение не обеспечивает наблюдаемое в эксперименте значение периода индукции, и показало необходимость учета плазменных эффектов. Разработана кинетическая модель воспламенения в условиях неравновесной плазмы газового разряда при учете влияния электрического поля на процессы диссоциации молекул и наработку активных радикалов, возбужденных и заряженных (электронов, положительных и отрицательных ионов) частиц и на примере водородно-кислородной смеси показано сильное влияние величины приведенного электрического поля на период индукции.

1. Грановский B.JL Электрический ток в газе. Установившийся ток. — М.: Наука, 1971.-543 с.

2. The International Workshops on Weakly Ionized Gases. //American Institute of Aeronautics and Astronautics, USA, Colorado 1997; Norfolk - 1998, 1999, Anaheim - 2001, Reno - 2002,2003,2004,2005, 2006,2007.

3. The International Workshops on Magneto- and Plasma Aerodynamics for Aerospace Applications. //High Temperature Institute of RAS, Russia, Moscow, 1999; 2000, 2001,2002, 2003, 2005,2007.

4. The International Workshops "Thermochemical and plasma processes in aerodynamics". //Hypersonic Systems Research Institute, LENINETZ Holding Company, Russia, Saint-Petersburg, 2003, 2004,2006.

5. ШибковаЛ.В., ШибковВ.М. Разряд в смесях инертных газов. Монография. Москва, Физматлит, 2005,198с.

6. ШибковаЛ.В. Поверхностный сверхвысокочастотный разряд при высоких давлениях воздуха. //Вестник московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2007, № 5, с. 62-64.

7. ШибковаЛ.В. Воспламенение спирта в условиях поверхностного СВЧ разряда в воздухе. //Препринт №4/2007. М.: Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова, 2007, 21 с.

8. Шибков В.М., Двинин С.А., Ершов А.П., Константиновский Р.С., Сурконт О.С., Черников В.А., Шибкова Л.В. Поверхностный сверхвысокочастотный разряд в воздухе. //Физика плазмы, 2007, т. 33, № 1, с.77-85.

9. КонстантиновскийР.С., ШибковВ.М., ШибковаЛ.В. Влияние газового разряда на воспламенение водородно-кислородной смеси. //Кинетика и катализ, 2005, т.46, № 6, с. 821-834.

10. Шибков В.М., Александров А.Ф., Ершов А.П., Тимофеев И.Б., Черников В.А., ШибковаЛ.В. Свободно локализованный сверхвысокочастотный разряд в сверхзвуковом потоке газа. //Физика плазмы, 2005, т. 31, № 9, с. 857-864.

11. Шибков В.М., Ершов А.П., Черников В.А., ШибковаЛ.В. Сверхвысокочастотный разряд на поверхности диэлектрической антенны. //Журнал технической физики, 2005, т. 75, № 4, с. 67-73.

12. Шибков В.М., Двинин С.А., Ершов А.П., Шибкова Л.В. Механизмы распространения поверхностного сверхвысокочастотного разряда. //Журнал технической физики, 2005, т. 75, № 4, с. 74-79.

13. Шибков В.М., Виноградов Д.А., Восканян A.B., Ершов А.П., ТимофеевИ.Б., ШибковаЛ.В., ЧерниковВ.А. Поверхностный СВЧ-разряд в сверхзвуковом потоке воздуха. //Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика, астрономия, 2000, т. 41, № 6, с. 64-66.

14. Злобина Ю.В., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Кинетика нагрева и диссоциации молекул в импульсном разряде в водороде. //Физика плазмы. 1998, т. 24, № 7, с. 667-671.

15. Кузовников A.A., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Кинетика электронов в плазме разряда, создаваемого в свободном пространстве сфокусированным СВЧ пучком. //Журнал технической физики, 1997, т. 67, №6, с. 10-14.

16. Александров А.Ф., Зарин A.C., Кузовников A.A., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Параметры плазмы несамостоятельного СВЧ разряда,создаваемого в режиме программированного импульса. //Журнал технической физики, 1997, т. 67, № 7, с. 19-23.

17. Калинин A.B., Шибков В.М., Шибкова JT.B. Влияние кислорода на кинетику нагрева молекулярного газа в азотно-кислородной смеси. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия, 1996, т. 37, № 1, с. 38-42.

18. Лодинев В.В., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Кинетика нагрева газа в импульсно-периодическом разряде в воздухе. //Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика, астрономия, 1996, т. 37, № 2, с. 29-35.

19. Кузовников A.A. Шибков В.М. Шибкова JI.B. Свободно локализованный импульсно-периодический СВЧ разряд в воздухе. Кинетика нагрева газа. //Теплофизика высоких температур, 1996, т. 34, № 3, с. 349-354.

20. Кузовников A.A., Шибков В.М., Шибкова JT.B. Свободно локализованный импульсно-периодический СВЧ разряд в воздухе. Кинетика заряженных частиц. //Теплофизика высоких температур, 1996, т. 34, №5, с. 741-745.

21. Девятое A.M., Шибков В.М., Шибкова JT.B. Физические процессы в неравновесной плазме бинарной смеси инертных газов. //Contrib. Plasma Phys., 1986, v. 26, №1, p. 37-51.

22. Девятое A.M., Шайхитдинов P.3., Шибков В.М., Шибкова JI.B.У

23. Радиальное распределение атомов Хе( Р2) в импульсном разряде в Не-Хе смеси. //Оптика и спектроскопия, 1985, т. 59, № 6, с. 1201-1204.

24. Девятое A.M., Шибков В.М., Шибкова JT.B., Чепелева Л.П. Функция распределения электронов по энергиям в начальной стадии повторногоразряда в гелии. //Письма в Журнал технической физики, 1984, т. 10, №23, с. 1413-1416.

25. Девятов A.M., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Динамика поперечного катафореза в Не-Хе смеси в условиях импульсной модуляции разрядного тока. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия, 1984, т. 25, № 4, с. 40-44.

26. Волкова JI.M., Девятов A.M., Кралькина Е.А., Шибкова Л.В. Радиальное распределение атомов Хе в положительном столбе тлеющего разряда в смеси Не-Хе. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия, 1982, т. 23, № 3, с. 8-12.

27. Волкова JI.M., Девятов A.M., Шибков В.М., Шибкова Л.В. Влияние метастабильных состояний на развитие импульсного разряда в гелии. //Физика плазмы, 1981, т. 7, № 2, с. 296-302.

28. Кидрасов Ф.Х., Девятов A.M., Волкова Л.М., Шибкова Л.В. Спектроскопическое исследование разряда в магниевом полом катоде с гелиевым и аргоновым наполнением. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия, 1974, № 5, с. 563-567.

29. Кидрасов Ф.Х., Девятов A.M., Волкова Л.М., Шибкова Л.В. Радиальное изменение характеристик разряда в магниевом полом катоде с гелиевым и аргоновым наполнением. //Вестник Московского уиверситета. Серия 3. Физика, астрономия, 1974, № 3, с. 362-365.

30. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Черников В.А., Виноградский Л.М., Григорович C.B., Соболев С.К. Способ и устройство для очистки газов, преимущественно инертных, от примесей. //Патент РФ №2175271, заявка № 99116168, приоритет от 23.07.99 г.

31. Devyatov A.M., Kuzovnikov А.А., LodinevV.V., ShibkovV.M., Shibkova L.V., Zlobin V.V. The free localized microwave discharge in air in the focused electromagnetic beam. //In book: "Strong microwave in plasmas", Nz.Novgorod, 1990, v. 1, p. 374-394.

32. Shibkova L.V., Alexandrov A.F., Chernikov A.V., GiuliettiA., Kulikova N.V., Shibkov V.M. Plasma-chemical processes under conditions of a freely localized microwave discharge in air. //15th International

33. Symposium on Plasma Chemistry. Volume III. Poster Contributions. 2001, France, p. 991-996.

34. Shibkov V.M., Alexandrov A.F., Chernikov V.A., Gromov V.G., Ershov A.P., Karachev A.A., Konstantinovskij R.S., Shibkova L.V.,

35. Zlobin V.V. Influence of gas discharge plasma on combustion of a supersonicthhydrocarbon flow. //Invited Report on the 5 Workshop "Thermochemical and plasma processes in aerodynamics. Saint-Petersburg, 2006, №25, p. 1-7.

36. Shibkov V.M., Aleksandrov A.F., Chernikov V.A.„ Dvinin S.A., Ershov A.P., Shibkova L.V., et.al. Surface Microwave Discharge in Air. //Report on 44 AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2006, Reno, Nevada, USA, AIAA-2006-1455, p. 1-6.

37. Шибкова JI.В., Александров А.Ф., Ершов А.П., Черников В.А. Поверхностный СВЧ разряд в высокоскоростном потоке газа. Сборник докладов научной конференции "Ломоносовские чтения". Секция физики. МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007, с. 199-202.

38. Шибков В.М, Логунов А.А., Шибкова Л.В. Генерация ударных волн в условиях поверхностного СВЧ разряда в воздухе. Сборник докладов научной конференции "Ломоносовские чтения". Секция физики. МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007, с. 202-205.

39. Devyatov A.M., Shibkova L.V. The dynamics of radial cataphoresis in He-Xe mixture. //Proc. XVICPIG, contrib.papers, USSR, Minsk, 1981, part 1, p.57-58.

40. Devyatov A.M., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Volkova L.M. The temperature dependence of diffusion coefficient of metastable Xe(3P2) atoms in He-Xe mixture. //Proc. XV ICPIG, contrib.papers, USSR, Minsk, 1981, part 1, p.399-400.

41. Shibkova L.V., Devyatov A.M., Shibkov V.M., Volkova L.M. The determination of interaction constants of metastable atoms He(23S) between each other and with xenon atoms. //Proc. VI ESCAMPIG, contrib. papers U.K., Oxford, 1982, p.97-98.

42. Devyatov A.M., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Chepeleva L.P., Volkova L.M. Electron energy distribution in the nonequilibrium plasma of a pulse discharge in He-Xe mixture. //Proc.XII ICPIG, contrib.papers. Dusseldorf, 1983, v.l, p.24-25.

43. Девятов A.M., Шибков B.M., Шибкова JI.В. Исследование динамики катафореза в пеннинговской смеси. //VI Всес. конф. по физике низкотемпературной плазмы. Ленинград, 1983, т.2, с. 54-56.

44. Девятов A.M., Шибков В.М., Шибкова Л.В., Чепелева Л.П. Кинетика концентрации метастабильных атомов и электронов и ее влияние на повторный пробой в гелии. //II Всес. совещание по физике электрического пробоя газов. Тарту, 1984, часть 1, с. 163-165.

45. Devyatov A.M., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Chepeleva L.P. Electron energy distribution at the beginning secondary discharge in helium. //Proc. VII ESCAMPIG, contrib.papers. Bari, Italy, 1984, p.232-233

46. Девятов A.M. Шибкова Л.В. Влияние легклионизуемой примеси на функцию распределения и потери энергии электронов. //I Всес. конф. попроцессам ионизации с участием возбужденных атомов. Ленинград, 1988, с.120-121.

47. Shibkov V.M., Isaev K.Sh., Lodinev V.V., Shibkova L.V. The molecular gas heating in the free localized microwave discharge in air. //Proc. XI ESCAMPIG, contrib. papers. St.Petersburg, Russia, 1992, p. 244-245.

48. Alexandrov A.F., Devyatov A.M., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Singh P., Vaselli M. Physical processes in a non-equilibrium gas discharge plasma in multicomponent mixture. //Proc. XXIII ICPIG, contrib. papers. Toulouse, France, 1997, v. 1, p.44-45.

49. Ershov A.P., Kalinin A.V., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Singh P., Vaselli M. Influence of oxygen admixture on gas heating in N2-O2 mixture of pulse discharge. //Proc. XXIII ICPIG, contrib. papers. Toulouse, France, 1997, v. 2, p.60-61.

50. Alexandrov A.F., Shibkov V.M., Shibkova L.V., Vinogradski L.M., Singh P., Vaselli M. Kinetics of gas heating in non-equilibrium plasma of the pulse discharge in hydrogen. //Proc. XIV ESCAMPIG Contrib. Papers. Ireland, Dublin, 1998, p. 52-53.

51. Александров А.Ф., Черников A.B., Шибкова Л.В., Шибков В.М. Пространственное разделение компонентов смеси в газоразрядной плазме. //"Физическая электроника 99". Махачкала. 1999, с.59-62.

52. Смирнов Б.М. Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме. —М.: Атомиздат, 1968. 363 с.

53. БабарицкийА.И., ЖужунашвилиА И., КуркоО.В. Механизм разделения по массам в плазме разряда в скрещенных полях. // Физика плазмы. 1979. Т. 5. Вып. 5. С. 1145-1150.

54. Курко О.В. Пространственное разделение по массам во вращающейся слабоионизованной плазме. //Физика плазмы. 1978. Т. 4. № 5. С. 1070— 1077.

55. ЧепменС., КаулингТ. Математическая теория неоднородных газов. —М.:И.Л., I960.- 510с.

56. Druyvesteyn M.J. The electrophoresis in the positive column of a gas discharge. // Physica. 1935. V. 2. P. 255-266.

57. Пекар Ю.А. Поперечное разделение компонент смеси в положительном столбе тлеющего разряда. //ЖТФ. 1966. Т. 36. №8. С. 1372-1375.

58. Пекар Ю.А. Продольное разделение смеси газов в тлеющем разряде. // ЖТФ. 1967. Т. 37. № 6. С. 1112-1117.

59. Мискинова Н.А. Исследование катафореза в плазме положительного столба в бинарных смесях инертных газов с водородом и ртутными парами. // Диссертация на соискание ученой степени канд.физ.-мат.наук. — М.: физ.-фак МГУ, 1970.

60. Sanctorum С. Cataphoresis in neon-argon mixtures. //Physica. 1976. V. 83 B+C. № 3. P. 367-372.

61. Sanctorum C. Cataphoresis in neon-nitrogen mixtures. // Physica. 1976. V .85 B+C. № 1. P. 209-213.

62. ShairF.H., RemerD.S. A theoretical model for gas separation in a glow discharge: Cataphoresis. //J.Appl.Physics. 1968. V. 39. №12. P. 5762-5767.

63. Sanctorum C., BonteL., Jacques L. Time dependence of cataphoresis. //Physica. 1981. V. 104C. № 3. P. 457-462.

64. Frendenthal J. Cataphoresis and collision processes in low preassure discharges. // Physica. 1967. V. 36. № 3. P. 365-376.

65. Schmeltekopf A.L. Cataphoresis in helium-neon mixtures. //J.Appicol Physics. 1964. V. 35. № 6. P. 1712-1717.

66. Ries R., Dieks G.H. The analysis and purification of rare gases by means of electric discharges. //J.Appl.Phys. 1951. V. 25. № 2. P. 196-201.

67. Bleekrode R., Laarse J.W. Optical determination of Cs ground state depletion in Cs-Ar low pressure discharges. 2. Radial and axial Cs atom distribution. //J.Appl.Phys. 1969. V.40. P. 2401-2403.

68. Weazink J.H., Polman J. Cesium depleation in the positive column of Cs-Ar discharge. // J.Appl.Phys. 1969. V. 40. № 6. p. 2403-2408.

69. Bleekrode R. Optical determination of Cs ground state depletion in Cs-Ar low pressure dc discharges. //J.Appl.Phys. 1967. V. 38. P. 5062-5065.

70. Латуш EJL, Михалевский B.C., Толмачев Т.Н., Хасилев В.Я. Исследование поперечного разделения паров металла в катафорезных ОКГ. //Квантовая электроника. 1976. №10. С. 2306-2309.

71. Толмачев Г.Н. Исследование активных сред и характеристик излучения ионных лазеров непрерывного действия на парах металлов. // Диссертация на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук. — Ростов-на-Дону. 1978.

72. Толмачев Г.Н. Исследование поперечного распределения кадмия при разряде в Cd-He смеси. В кн.: Спектроскопия и ее применение. — Красноярск. 1974. С. 68.

73. Латуш Е.Л., Михалевский B.C., СэмМ.Ф., Толмачев Г.Н. Некоторые особенности катафореза в Cd-He и Zn-He ОКГ. // Электронная техника. Сер.4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1974. Вып. 1(25). С. 25-26.

74. Вагнер С.Д., Каган Ю.М., Константинов А.И., Нискнен И.С. Исследование высокочастотного разряда в смеси ртуть-гелий. //ЖТФ. 1974. Т. 44. №7. С. 1437-1441.

75. Латуш Е.Л., Толмачев Г.Н., Хасилев В.Я. Динамика поперечного разделения паров металла в катафорезных ОКГ. // Квантовая электроника. 1976. Т. 3. № 9. С. 1832-1836.

76. Толмачев Г.Н., Латуш Е.Л., Михалевский B.C. Влияние плотности поля излучения в резонаторе кадмий-гелиевого ОКГ на скорость дрейфа ионов кадмия. // ЖГФ. 1974. Т. 44. № 5. С. 1792-1794.

77. Латуш Е.Л., Михалевский B.C., Толмачев Г.Н. Влияние лазерного поля в резонаторе He-Cd лазера на процесс ускорения ионов Cd+(D*5/2). // ЖТФ. Т. 47. № 3. С. 529-532.

78. Кралькина Е.А. Применение метода регуляризации для диагностики ионизованного газа по экспериментально измеренной интенсивности свечения плазмы. //Диссертация на соиск. уч. степени канд.физ.-мат.наук. —М.: физ.-фак МГУ, 1977.

79. Шибкова Л.В. Физические процессы в неравновесной плазме бинарной смеси инертных газов. //Диссертация на соиск. уч.степени канд.физ.-мат.наук. — М.: физический ф-т МГУ. 1982.

80. Шайхитдинов Р.З. Влияние продольного магнитного поля на физические процессы в неравновесной плазме Не-Хе смеси. // Диссертация на соиск. уч.степени канд.физ.-мат.наук. — М.: физический ф-т МГУ. 1987.

81. Шайхитдинов Р.З. Влияние магнитного поля на физические процессы в низкотемпературной плазме бинарной смеси Не-Хе. -Уфа: Аэрокосмос и ноосфера, 2003.

82. Ш.МессиГ., БархопЕ. Электронные и ионные столкновения. — М.: И.Л., 1958. 604с.

83. Очкур В.И., Братцев В.Ф. Возбуждение гелия электронным ударом излсостояния 2 S. // Астрономический журнал. 1965. Т. 42. № 5. С. 1034.

84. Long D.R., GeballeR. Electron impact ionization of He(23S). //Phys. Rev. 1970. V. Al. № 2. P. 260-265.

85. Солдатов A.H., Евтушенко Г.С., Муравьев И.И. Кинетика возбужденных атомов гелия. // Физика. 1973. №5. С. 46.

86. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. —М.: Атомиздат. 1974.-456с.

87. Короткое A.M., Петров Н.И., Прилежаева H.A. Исследование процессов возбуждения метастабильных состояний атомов электронньм ударом. // Тез.докл. VIII Всес. конф. по электрон-атомным столкновениям. — Ленинград. 1981. С. 200.

88. Бочкова О.П., Ошемкова В.В. Разрушение метастабильного Р2 состояния ксенона медленными электронами. // Вестник Ленинградского университета. 1977. Т. 16. № 3. С. 46-51.

89. Левченко М.А., Прилежаева H.A., Сорокин Г.М., Алексеев В.Г.i

90. Измерение функции девозбуждения метастабильного уровня Хе(6 Р2). В кн.: Метастабильные состояния атомов и молекул и методы их исследования.—Чебоксары. 1979. Вып. 2. С. 93-100.

91. Богданова И.П., Бочкова О.П., ФришС.Э. Передача энергии возбуждения при атомно-атомных и атомно-молекулярных столкновениях. В кн.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. — Ленинград. 1976. Выл 1. С. 3-50.

92. Елецкий A.B., ПалкинаЛ.А., Смирнов Б.М. Явления переноса в слабоионизованной плазме. — М.: Атомиздат. 1975. 333 с.

93. Запесочный И.П., ФельцанП.В. Возбуждение инертных газов при электронно-атомных столкновениях. // Украинский физический журнал. 1965. Т. 10. №Ц. С. 1197-1208.

94. Фельцан П.В., Запесочный И.П. Возбуждение инертных газов при электронно-атомных столкновениях. V. Ксенон. // Украинский физический журнал. 1968. Т. 13. № 2. С. 205-210.

95. Ростовикова Г.С., СамойловВ.П., Смирнов Ю.М. Измерение сечений возбуждения линий ксенона электронным ударом. // Оптика и спектроскопия. 1973. Т. 34. № 1. С. 7-12.

96. Grisinski М. Classical theory of atomic collisions. 1. Theory of inelastic collisions. // Phys. Rev. 1965. V. 138. № 2A. P. 336-358.

97. Каган Ю.М. Распределение электронов по скоростям в положительном столбе разряда. В кн.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. — Ленинград. Наука. 1970. С. 201-223.

98. Каган Ю.М., МиленинВ.М. Определение зависимости функции распределения электронов по скоростям в положительном столбе разряда. // ЖТФ. 1965. Т. 35. С. 1907-1909.

99. Ленерт В. Плазма космического и лабораторного масштабов. В кн.: Физика плазмы и магнитная гидродинамика. — М.: И.Л., 1961. С. 65134.

100. Mewe R. On the positive column of discharges in helium at intermediate pressure. 1. Ionization mechanism and atomic level populations. // Physica. 1970. V. 47. P. 373-397.

101. Postma A.J. Influence of several types of inelastic collisions of the electron energy distribution in helium. //Physica. 1970. V. 45. P. 609-618.

102. Цендин Л.Д. Распределение электронов по энергиям в слабоионизованной плазме с током и поперечной неоднородностью. //ЖЭТФ. 1974. Т. 66. № 5. С. 1638-1650.

103. Вавилин Е.И., Вагнер С.Д., Платонов Ф.С. Исследование разряда в бинарной смеси. // Ученые записки Новгородского гос. пед. института. Вопросы физики. — Новгород. 1966. Т. 9. С. 56-67.

104. Вавилин Е.И., Вагнер С.Д., Ланенкина В.К., Митрофанов С.Д. Исследование положительного столба разряда в смеси ртуть-неон. //ЖТФ. 1960. Т. 30. № 9. С. 1064-1066.

105. Капцов H.A. Электрические явления в газах и вакууме. —M.JL, ГИТТЛ. 1947.-714 с.

106. Тихонов А.Н. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации. //Докл. АН ССС. 1963. Т. 151. № 3. С. 501-509.

107. Кузнецов Э.И., Щеглов Д.А. Методы диагностики высокотемпературной плазмы. — М.: Атомиздат, 1974. С. 6-28.

108. Меченов A.C. Бюллетень алгоритмов и программ. — П001412. ВНИВЦМГУ. 1975. №3.

109. Волкова Л.М., ДевятовА.М., Кралькина Е. А., Меченов A.C. Применение обращения Абеля для определения некоторых характеристик газоразрядной плазмы. //В кн.: Инверсия Абеля и ее обобщения. — Новосибирск. 1978. С. 200-210.

110. Зельдович Я.Б., РайзерЮ.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. — М.: Наука, 1966. -686 с.

111. Краснов И.В., Шапарев Н.Я. Радиальный катафорез в тройных смесях. В кн.: Спектроскопия и ее применение в геофизике и химии. — Новосибирск. 1975. С. 38-41.

112. Hogervorst W. Diffusion coefficient of noble gas mixtures between 300 К and 1400 K. // Physica. 1971. V. 51. P. 59-76.

113. Гиршфельдеря Дж., Картисся Ч., БердР. Молекулярная теория газов и жидкостей. —М. 1961. С. 929.

114. Самарский A.A. Введение в теорию разностных схем. — М.: Наука, 1971.-553с.

115. Методы исследования плазмы. Под редакцией В.Лохте-Хольтгревен. — М.: Мир. 1971.-500 с.

116. Малкин O.A. Импульсный ток и релаксация в плазме. —М.: Атомиздат. 1974.-280с.

117. Фриш С.Э. Определение концентрации нормальных и возбужденных атомов и сил осцилляторов методом испускания и поглощения света. В кн.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. — Ленинград. Наука. 1970. С. 7-62.

118. Радциг A.A., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов. // Справочник. —М.: Энергоатомиздат. 1986.

119. Dixon J.R., Grant F.A. Decay of the triplet P level of neon. //Phys. Rev. 1957. V. 107. №1. P. 118-124.

120. Ladenburg R., LevyS. Untersuchungen über die anomale dispersion angeregter gase. //Zs.f.Phys. 1930. V. 65. P. 189-208.

121. Калитеевекий Н.И., Чайка М.П. Интерферометр Фабри-Перо и некоторые его приложения в спектроскопии. В кн.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. — Ленинград: Наука. 1970. С. 160-200.

122. BallikE.A. The response of scanning Fabry-Perot interferometers to atomic transition profiles. //Applied Optics. 1966. V. 5. № 1. P. 170-172.

123. Герасимов Г.Н., Лягущенко Р.И., Старцев Г.П. Измерение электронных концентраций в распадающейся гелиевой плазме. // Оптика и спектроскопия. 1971. Т. 30. № 4. С. 606-611.

124. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. — М.: Гостехиздат, 1961. С. 59.

125. Spier J.L., Smit-Miessen М.М. On the determination of the temperature with the aid of nonresolved CN bands 3883 and 3871 A0. //Physica, 1942, v. 9, № 4, p. 422-432.

126. Очкин B.H. Исследование физико-химических свойств плазмы СОг лазера. //Труды ФИАН СССР, 1974, т. 78, с. 3-57.

127. Девятое A.M., Калинин А.В., Мийович С.Р. //Оптика и спектроскопия. 1991. Т.71. Вып.6. С.910.

128. Неравновесная колебательная кинетика. /Под ред. М.Капителли. М.:Мир,1989. С.391.

129. Словецкий Д.И. Диссоциация молекул электронным ударом. В сб. Химия плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1974. Вып.1. С. 156.

130. Mohlmann G.R., de Heer F.J. //Chem.Phys.Lett. 1976. V.43. P.240.

131. Mohlmann G.R., de Heer F.J., Los J. //Chem.Phys. 1977. V.25. P.l03.

132. Лавров Б.П. //Оптика и спектроскопия. 1977.Т.42.В.З.С.446.

133. Park С. //J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1971. V. 11. P.7.

134. Zhou Qing, D.K.Otorbaev, G.J.H.Brussaard, M.C.M. van de Sanden, D.C.Schram. //J.Appl.Phys. 1996. V.80(3). P.1312.

135. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., КремневВ.В. Импульсный наносекундный электрический разряд в газе. // УФН. 1972. Т. 107. Вып. 2. С. 201-208.

136. Бохан П.А., Колбычев Г.В. Генерация интенсивных пучков убегающих электронов. //ПисьмавЖТФ. 1980. Т. 6. Вып. 7. С. 418-421.

137. Druyvesteyn M.J. //Der Niedervoltbogen. Zeitschrift fur Physik. 1930. V. 64. Band 9 und 10. P. 781-798.

138. Хаксли JI., КромптонР. Диффузия и дрейф электронов в газах. — М. Мир. 1977.-690 с.

139. Федоров В.Л. Определение функции распределения по скорости в аксиально-симметричной среде плазме. //ЖТФ. 1985. Т. 55. Вып. 3. С. 926-929.

140. Мустафаев А.С., Мезенцев А.Н. Зондовые измерения электронной функции распределения в неравновесной плазме. //ЖТФ. 1984. Т. 54. № 11. С. 2153-2157.

141. Волкова Л.М., ДевятовА.М., Николаев B.C. Способ автоматической обработки вольтамперных характеристик электрических зондов. // Деп. ВИНИТИ. № 4287-83. 03.08.83.

142. Палкина Л.А., Смирнов Б.М., Чибисов М.И. Диффузия метастабильных атомов инертных газов в собственном газе. //ЖЭТФ.1969. Т. 56. С. 340.

143. Зарин А.С., Кузовников А.А., Шибков В.М. Свободно локализованный СВЧ-разряд в воздухе. М.: Нефть и газ. 1996. 204 с.

144. Бердышев А.В., Вихарев А.Л., Гитлин М.С. и др. //Теплофизика высоких температур. 1988. Т.26. №4. С.661.

145. Matveev А.А., Silakov V.P. Non-equilibrium kinetic processes in low-temperature hydrogen plasma. Preprint № 8, Russian Academy of Sciences General Physics Institute. M.: 1994. 30 p.

146. Шибков В.М. Нагрев газа в условиях свободно локализованного СВЧ разряда в воздухе. Математическое моделирование. //Теплофизика высоких температур. 1997, т.35, № 5, с.693-701.

147. Безменов И.Б., Силаков В.П. Газодинамика неравновесного разряда в азоте, создаваемого полем двух пересекающихся пучков СВЧ-волн. //Препринт № 30, ИПМ им. М.В.Келдыша РАН, М.: 1993, 30 с.

148. Попов Н.А. Моделирование плазмохимических процессов, инициируемых мощным СВЧ-разрядом в воздухе. //Физика плазмы, 1994, т. 20, № 3, с. 335-343.

149. Мнацаканян А.Х., Найдис Г.В. Процессы образования и гибели заряженных частиц в азотно-кислородной плазме. В кн.: Химия плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1987, вып. 14, с. 227-255.

150. Александров Н.Л., Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш. и др. Функция распределения электронов в смеси N2:02=4:1. //Теплофизика высоких температур, 1981, т. 19, № 1, с. 22-27.

151. Kostinsky A.Y., Matveev А.А., Silakov V.P. Kinetical processes in the non-equilibrium nitrogen-oxygen plasma. Preprint № 87, Russian Academy of Sciences General Physics Institute. M.: 1990. 29 p.

152. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980,310 с.

153. Stott I.P., Thrust D.F. //Proc. Roy. Soc. Lond. 1989, v. A424, p. 1.

154. TullyJ.C. //J. Chem. Phys. 1975, v. 62, p. 1893.

155. Stanger T.G., Black G. //J. Chem. Phys. 1974, v. 60, p. 468.

156. Батанов Г.М., Грицинин С.И., Коссый И.А. и др. СВЧ-разряды высокого давления. //Труды ФИАН СССР, 1985, т. 160, с. 174-203.

157. Г.М.Батанов, И.А.Коссый, В.П.Силаков. Газовый разряд в атмосфере как средство улучшения ее экологических характеристик. Обзор. Памяти Г.А.Аскарьяна. //Физика плазмы. 2002, т. 28, № 3, с. 229-256.

158. Аскарьян Г.А., Батанов Г.М., Коссый И.Ф., Костинский А.Ю. //УФН, 1988, т. 156, №2, с. 370.

159. Грицинин С.И., Коссый И.А., Мисакян М.А., Силаков В.П. //Физика плазмы, 1997, т. 23, с. 264.

160. Аскарьян Г.А., Батанов Г.М., Коссый И.Ф., Костинский А.Ю. //УФЫ, 1988, т. 156, №2, с. 370.

161. Коссый И.А., Матвеев А.А., Силаков В.П. /УЖТФ, 1994, т. 64, вып. 9, с. 168.

162. S.I.Gritsinin, V.Yu.Knyazev, I.A.Kossyi, N.I.Malykh, M.A.Misakyan . A Pulse-Periodic Torch in a Coaxial Waveguide: Formation Dynamics and Spatial Structure. //Физика плазмы, 2003.

163. I.A.Kossyi, V.P.Silakov, N.M.Tarasova, M.I.Taktakishvili, and D. van Wie. Long-Lived Plasmoids as Initiators of Combustion of Gas Mixtures. //Физика плазмы, 2003.

164. E.M.Barkhudarov, S.I.Gritsinin, G.V.Dreiden, V.Yu.Knyazev, V.A.Kop'ev, I.A.Kossyi, M.A.Misakyan, G.V.Ostrovskaya, V.P.Silakov. Repetitive Torch in a Coaxial Waveguide: Temperature of the Neutral Component. //Физика плазмы, 2003.

165. S.I.Gritsinin, V.Yu.Knyazev, I.A.Kossyi, N.A.Popov. Microwave Torch as a Plasmachemical Generator of Nitric Oxides. // Физика плазмы, 2006.

166. N.K.Berezhetskaya, S.I.Gritsinin, V.A.Kop'ev, I.A.Kossyi, and D. van Wie. Long-Lived Plasmoids Generated by Surface Microwave Discharges in Chemically Active Gases. //Физика плазмы, 2005.

167. S.I.Gritsinin, I.A.Kossyi, E.B.Kulumbaev, V.M.Lelevkin. Calculation of a Coaxial Microwave Torch. //Физика плазмы, 2006.

168. С.И.Грицинин, В.Ю.Князев, И.А.Коссый, Н.А.Попов. Микроволновый факел как плазмохимический генератор окислов азота. //Физика плазмы, 2006, том 32, №6, с. 565-570.

169. С.И.Грицинин. И.А.Коссый, Э.Б.Кулумбаев, В.М.Лелевкин. Численный расчет коаксиального микроволнового факела. //Физика плазмы. 2006, том 32. №10. с. 946-953.

170. A.M.Anpilov, E.M.Barkhudarov, V.A.Kop'ev, I.A.Kossyi, V.P.Silakov, M.I.Taktakishvili, S.M.Temchin. Prebreakdown Phase of an Interelectrode Discharge in Water. //Физика плазмы, 2004.

171. Высокочастотный разряд в волновых полях. Под ред. А.Г.Литвака, ИПФ АН СССР, Горький, 1988,297с.

172. International workshop "Strong microwave in plasmas". Edited by A.G.Litvak in two volumes. Nizhny Novgorod, Russia, 1991, p.1-846. 1994, p. 1-732.2003, p. 1-752, 2006, p. 1-780.

173. Гильденбург В.Б., Голубев C.B. //ЖЭТФ, 1974, т.67, №1, с.89-93.

174. Вихарев А.Л., Гильденбург В.Б., Голубев C.B. и др. //ЖЭТФ, 1988, т.94, №4, с.136-145.

175. Вихарев АЛ., Гильденбург В.Б., Иванов O.A., Степанов А.Н. СВЧ-разряд в пересекающихся пучках электромагнитных волн. //Физика плазмы, 1984, т. 10, №1, с. 165-168.

176. Семенов В.Е. Многослойная структура разряда в самосогласованном поле двух квазиоптических пучков электромагнитных волн. //Физика плазмы, 1984, т. 10, №3, с.562-567.

177. Вихарев АЛ., Гильденбург В.Б., Иванов O.A. и др. Мелкомасштабное дробление плазмы СВЧ-разряда в пересекающихся пучках при средних давлениях. //Изв. вузов. Радиофизика, 1987, т.ЗО, № 2, с.317-324.

178. Вихарев АЛ., Иванов O.A., Степанов А.Н. О распаде плазмы импульсного СВЧ-разряда в пересекающихся волновых пучках. //Физика плазмы, 1984, т. 10, вып.4, с. 792-800.

179. Бердышев A.B., Вихарев АЛ., Гитлин Л.С. и др. Нагрев молекулярного газа в импульсном СВЧ-разряде. //Теплофизика высоких температур, 1988, Т.26, № 4, с.661-666.

180. Гильденбург В.Б., Голубев C.B. Неравновесный высокочастотный разряд в волновых полях. //ЖЭТФ, 1974, т.67, № 1, с.89-93.

181. Гильденбург В.Б., Ким A.B. Ионизационные неустойчивости электромагнитной волны. //ЖЭТФ, 1978, т. 74, № 1, с. 141-147.

182. Гильденбург В.Б., Ким A.B. Ионизационно-перегревная неустойчивость высокочастотного разряда в поле электромагнитной волны. //Физика плазмы, 1980, т. 6, № 4, с. 904-909.

183. Гильденбург В.Б. Неравновесный высокочастотный разряд в полях электромагнитных волн. В кн.: Нелинейные волны. Распространение и взаимодействие. М.: Наука, 1981, с. 87-96.

184. Гильденбург В.Б., Семенов В.Е. Стационарные структуры неравновесного высокочастотного разряда в квазистатических полях. //Физика плазмы, 1980, т. 6, № 2, с. 445-452.

185. Семенов В.Е. Волна пробоя в самосогласованном поле электромагнитного волнового пучка. //Физика плазмы, 1982, т. 8, № 3, с.613-618.

186. Богатов И.А., Голубев C.B., Зорин В.Г. Несамостоятельный СВЧ-разряд в пучке электромагнитных волн. //Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, №5, с. 271-274.

187. Ким A.B., Фрайман Г.М. О нелинейной стадии ионизационно-перегревной неустойчивости в высокочастотном разряде высокого давления. //Физика плазмы, 1983, т. 9, № 3, с. 613-617.

188. Вихарев AJL, Гильденбург В.Б., Иванов O.A. и др. Пробой газов высокочастотным импульсом наносекундной длительности. //Физика плазмы, 1981, т. 12, № 12, с. 1503-1507.

189. Быков Ю.В., Гитлин М.С, Новиков М.А. и др. Измерение газовой температуры методом внутрирезонаторной лазерной спектроскопии. //ЖТФ, 1984, т. 54, №7, с. 1310-1314.

190. Вихарев AJL, Гитлин М.С, Иванов O.A. и др. Нагрев азота в импульсном СВЧ-разряде в условиях интенсивного возбуждения электронных уровней молекул. //Письма в ЖТФ, 1987, т. 13, № 4, с. 223-226.

191. Вихарев АЛ., Гильденбург В.Б., Голубев СВ. и др. Нелинейная динамика свободно локализованного СВЧ-разряда в пучке электромагнитных волн. //ЖЭТФ, 1988, т. 94, № 4, с. 136-145.

192. Вихарее АЛ., Иванов O.A., Степанов А.И. Волна пробоя в самосогласованном высокочастотном поле в гелии. //Физика плазмы, 1988, т. 14, № 1, с. 53-59.

193. Бродский Ю.Я., Голубее СВ., Зорин В.Г. и др. О новом механизме газодинамического распространения разряда. //ЖЭТФ, 1983, т. 84, вып. 5, с. 1695-1701.

194. Гильденбург В.Б., Гущин И.С, Двшшн CA. и др. Динамика высокочастотного стримера. //ЖЭТФ, 1990, т. 97, № 4, с. 1151-1158.

195. Вихарев АЛ., Горбачев A.M., Ким A.B. и др. Формирование мелкомасштабной структуры СВЧ-разряда а газе высокого давления. //Физика плазмы, 1992, т. 18, № 8, с. 1064-1075.

196. Вихарев АЛ., Иванов O.A., Степанов А.Н. Многократный импульсный СВЧ-пробой в пересекающихся волновых пучках. //Известия ВУЗОВ. Радиофизика. 1985, т. 28, № 1, с. 36-42.

197. Р.А.Ахмеджанов, А.Л.Вихарев, А.М.Горбачев, О.А.Иванов, А.Л.Колыско. Исследование процесса образования озона в наносекундном СВЧ разряде в воздухе и кислороде. //ЖТФ, 1997, том 67, выпуск 3.

198. V.A.Koldanov, A.M.Gorbachev, A.L.Vikharev, D.B.Radishchev. Self-Consistent Simulation of Pulsed and Continuous Microwave Discharges in Hydrogen. //Физика плазмы, 2005.

199. A.L.Vikharev, A.M.Gorbachev, V.A.Koldanov, D.B.Radishchev. Studies of Pulsed and Continuous Microwave Discharges Used to Deposit Diamond Films. //Физика плазмы 2004.

200. Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Особенности развития импульсных СВЧ разрядов в квазиоптическом пучке в различных газах. //ЖТФ, 1998, том 68, выпуск 4.

201. Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Инициированный подкритичный стимерный сверхвысокочастотный разряд и проблема глобальной очистки атмосферы Земли от фреонов. //ЖТФ, 1998, т. 68, выпуск 12.

202. Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Стримерный СВЧ разряд в сверхзвуковом потоке воздуха. //ЖТФ, 1999, т. 69, выпуск 11.

203. Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Диапазон существования самостоятельно развивающегося подкритического стримерного СВЧ разряда. //ЖТФ, 1999, т. 69, выпуск 11.

204. В.С.Барашенков, Л.П.Грачев, И.И.Есаков, Б.Ф.Костенко, К.В.Ходатаев, М.З.Юрьев. Пробой воздуха в нарастающем СВЧ поле. //ЖТФ, 2000, т. 70, выпуск 10.

205. В.С.Барашенков, Л.П.Грачев, И.И.Есаков, Б.Ф.Костенко, К.В.Ходатаев, М.З.Юрьев. Порог кумулятивного резонансного стримерного СВЧ разряда в газах высокого давления. //ЖТФ, 2000, т. 70, выпуск 11.

206. К.В.Александров, Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Поверхностный стримерный СВЧ разряд. //ЖТФ, 2002, т. 72, выпуск 7.

207. К.В.Александров, Л.П.Грачев, И.И.Есаков, С.М.Покрас, К.В.Ходатаев. Импульсный СВЧ разряд в атмосферном воздухе в фокусе двухзеркального резонатора. //ЖТФ, 2003, т. 73, выпуск 1.

208. Л.П.Грачев, И.И.Есаков, К.В.Ходатаев. Магнитогидродинамические неустойчивости самосжатого резонансного стримерного СВЧ разряда. //ЖТФ, 2003, т. 73, выпуск 5.

209. К.В.Александров, Л.П.Грачев, И.И.Есаков, В.В.Федоров, К.В.Ходатаев. Области реализации различных типов СВЧ-разряда в квазиоптических электромагнитных пучках. //ЖТФ, 2006, т. 76, выпуск 11.

210. В.Л.Бычков, Л.П.Грачев, И.И.Есаков. Ионизационно-перегревная неустойчивость разрядной плазмы воздуха в СВЧ-поле. //ЖТФ, 2007, т. 77, выпуск 3.

211. Бровкин В.Г., Колесниченко Ю.Ф. Структура и характер распространения инициированного СВЧ-разряда высокого давления. //Письма в ЖТФ, 1990, т. 16, №3, с.55.

212. Баранов В.В., Бровкин В.Г. Динамика и структура СВЧ-разряда высокого давления. //Письма в ЖТФ, 1990,т. 16,№15,с.39-43.

213. Бровкин В.Г., Колесниченко Ю.Ф. Классификация структур инициированного СВЧ-разряда. //Письма в ЖТФ, 1991, т. 17, № 1, с. 5861.

214. Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов П.В., Троицкий В.Н. Сверхвысокочастотные генераторы плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988.

215. Батенин В.М. Возможности СВЧ-метода генерации плазмы. //Известия СО АН СССР, сер. Техн.наук, 1978, № 3, с. 48-50.

216. Батенин В.М., Климовский И.И., Хамраев В.Р. Распространение СВЧ-разряда в тяжелых атомарных газах. //ЖЭТФ, 1976, т. 71, № 2, с. 603-612

217. Л.Бардош, Ю.А.Лебедев. Электродный шаровой СВЧ разряд. Феноменология и результаты зондовых измерений. //ЖТФ, 1998, том 68, выпуск 12

218. Yu.A.Lebedev, M.V.Mokeev, A.V.Tatarinov, I.L.Epstein. Spectroscopic Measurements and Numerical Simulations of the Electrode Plasma of an Electrode Microwave Discharge in Hydrogen. //Физика плазмы, 2003.

219. Yu.A.Lebedev, V.A.Shakhatov. Diagnostics of a Nonequilibrium Nitrogen Plasma from the Emission Spectra of the Second Positive System of N2. //Физика плазмы, 2005.

220. Yu.A.Lebedev, I.L.Epstein. Quasistatic Simulation of Microwave Discharges in a Spherically Symmetric Electrode System in Nitrogen. //Физика плазмы, 2006.

221. Yu.A.Lebedev, P.V.Solomakhin, V.A.Shakhatov. Electrode Microwave Discharge in Nitrogen: Structure and Gas Temperature. //Физика плазмы, 2007, №1.

222. Yu.A.Lebedev, M.V.Mokeev. Gas Temperature in the Plasma of a Low-Pressure Electrode Microwave Discharge in Hydrogen. //Физика плазмы, 2003.

223. Yu.A.Lebedev, M.V.Mokeev. A Spectroscopic-and-Optical Investigation of the Structure of the Electrode Region of an Electrode Microwave Discharge in Hydrogen. //Физика плазмы, 2004.

224. Лебедев Ю.А., Мокеев М.В. О температуре газа в плазме электродного СВЧ-разряда пониженного давления в водороде. //Физика плазмы. 2003, т. 29, №3, с. 251-255.

225. Ю.А.Лебедев, М.В.Матвеев, А.В.Татаринов. Пространственная стркутура излучения электродного СВЧ-разряда в водороде. //Физика плазмы, 2000, т. 26, № 3, с. 293-298.

226. Ю.А.Лебедев, В.А.Шахатов. О параметрах неравновесного азотного СВЧ-разряда в трубке в прямоугольном волноводе. //ТВТ, 2006, т. 44, № 6, с. 805-813

227. Ю.А.Лебедев, В.А.Шахатов. Диагностика неравновесной азотной плазмы по излучению второй положительной системы азота, //физика плазмы. 2006, т. 32. № 1, с. 58-74.

228. И.А.Знаменская, Д.Ф.Латфуллин, А.Е.Луцкий, И.В.Мурсенкова, Н.Н.Сысоев. Развитие газодинамических возмущений из зоны распределенного поверхностного скользящего разряда. ЖТФ, 2007, т. 77, выпуск 5.

229. Moisan M, Ferreira C.M., Hajlaoui Y., et al. //Revue Phys. Appl., 1982, v. 17, p. 707-727.

230. Двинин С.А., Довженко В.А., Солнцев Г.С. //Физика плазмы, 1982, т. 8, №6, с. 1228-1235.

231. S.Daviaud, C.Boisse-Laporte, P.Leprince, J.Marec. Description of surface-wave-produced microwave discharge in helium at low pressure in the presence of a gas flow. //J.Phys.D: Phys. Appl., 1989, vol.22, p.770-779.

232. A.Granier, C.Boisse-Laporte, P.Leprince, J.Marec, P.Nghiem. Wave propagation and diagnostics in argon surface-wave discharges up to 100 Torr. //Phys. Appl., 1989, vol.20, p.204-209.

233. J.Marec, P.Leprince. Recent trends and developments of microwave discharges. //Journal de Physique IV. France, 1998, vol.8, Pr7-21-32.

234. M.Moisan, C.M.Ferreira The similarity laws for the maintenance field per electron in low-pressure surface wave produced plasmas and their extension to HF plasmas in general. //Physica Scripta, 1998, vol.38, p.382-399.

235. M.Moisan, C.M.Ferreira, Y.Hajlaoui, D.Henry, J.Hubert, R.Pantel, A.Ricard, Z.Zakrzewski. Properties and applications of surface wave produced plasmas. //Revue Phys. Appl., 1982, vol.17, p.707-727.

236. M.Moisan, Z.Zakrzewski. //J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, vol. 24, p.1025.

237. A.Granier, C.Boisse-Laporte, P.Leprince, J.Marec, E.Dervisevic. Microwave discharges produced by surface waves in argon gas. //Phys. Appl., 1987, v. 20, p. 197-203.

238. C.Boisse-Laporte, P.Leprince, J.Marec, R.Darchicourt, S.Pasquiers. Influence of the radial electron density profile on the determination of the characteristics of surface-wave-produced discharges. //Phys. Appl., 1988, v. 21, p. 293-300.

239. M.Moisan, Z.Zakrzewski. //Microwave excited plasmas (Amsterdam Elsevier 1992), p.92.

240. Ohl A. Fundamentals and limitations of large area planar microwave discharges using slotted waveguides. //Journal de Physique IV. France, 1998, vol.8, Pr7-83-98.

241. Z.Zakrzewski, M.Moisan. //Plasma Sources Sci. Technol., 1995, vol.4, p.379-397.

242. W.H.Watson. The physical principles of wave guide transmission and antenna systems (University Press, Oxford, 1949), p. 80-154.

243. E.Rauchle. Duo-plasmaline, a surface wave sustained linearly extended discharge. //Journal de Physique IV. France, 1998, vol.8, Pr7-99-108.

244. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987, 591с.

245. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974, 308 с.

246. Двинин С.А., Довженко В.А. //Физика плазмы, 1988, т. 14, №1, с.66-76.

247. Гильденбург В.Б., Гущин И.С., Двинин С.А., Ким Ф.В. //ЖЭТФ, 1990, т.96, №4, с.1151-1158.

248. Mayhan J.T. //J.Appl Phys, 1971, v.42, №13, p.5362-5369.

249. Девятов A.M., Кузовников А.А., Лодинев B.B., Шибков B.M. //Вестник Московского университета, сер.З, физика, астрономия, 1991, т. 32, № 2, с. 29-33

250. В.М.Шибков. Нагрев газа в условиях свободно локализованного СВЧ разряда в воздухе. Эксперимент. //Теплофизика высоких температур. 1997, т. 35, №6, с. 871-875.

251. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука. 1981.

252. Чен Ф. Электрические зонды. Диагностика плазмы. Под редакцией Хаддлстоуна и Леонарда. М.: Мир. 1967.

253. Алексеев Б.В., Котельников В.А. Зондовый метод диагностики плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988.

254. Грим Г. Уширение спектральных линий в плазме. М.: Мир, 1978.

255. Г.Н.Абрамович. Прикладная газовая динамика. М.: Наука. 1991.

256. Ю.С.Качанов, В.В.Козлов, ВЛ.Левченко. Возникновение турбулентности в пограничном слое. Новосибирск, Наука, 1982, 151 с.

257. А.А.Пилипенко, Г.К.Шаповалов. Управление состоянием пограничного слоя путем введения искусственных возмущений. //Ученые записки ЦАГИ, 1986, т. 17, № 4, с. 73-78.

258. В.В.Козлов. Отрыв потока от передней кромки и влияние на него акустических возмущений. //Прикладная механика и техническая физика. 1985, №2, с. 112-115.

259. А.А.Маслов, Н.А.Семенов. Возбуждение собственных колебаний пограничного слоя внешним акустическим путем. //Механика жидкости и газа, 1986, № 3.

260. Ю.В.Лапин. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа. М.: Наука, 1982. 312 с.

261. C.Carvin, J.F.Debieve, A.J.Smits. The Near-Wall Temperature Profile of Turbulent Boundary Layer. //AIAA Paper. 1988, No 136, 8 p.

262. Chien K.Y. Prediction of Channel and Boundary-Layer Flows with a Low-Reynolds-Number Turbulence Model. //AIAA Journal, 1982, v. 20, № 1, p. 33.

263. A.V.Kazakov, M.N.Kogan, V.A.Kuparev. Delay of laminar-turbulent transition by means of intensive localized heating of the surface in the vicinity of the leading edge of the plate. //High Temperature, 1996, v. 34, № 1, p. 4247.

264. А.В.Казаков, М.Н.Коган, В.А.Купарев. Ламинаризация пограничного слоя при отрицательном градиенте давления и нагреве поверхности. //ТВТ, 1996, т. 34, № 2, с. 244-249.

265. А.В.Казаков, М.Н.Коган, В.А.Купарев. Об устойчивости дозвукового пограничного слоя при нагреве поверхности плоской пластины вблизипередней кромки. //Известия АН СССР. Механика жидкости и газа, 1985, №3, с. 68.

266. А.В.Казаков, М.Н.Коган, А.П.Курячий. О влиянии локального нагрева поверхности на трение в турбулентном пограничном слое на пластине. //ТВТ, 1995, т. 33, № 6, с. 888-894.

267. A.V.Kazakov, A.P.Kuryachii. The effect of viscous-nonviscous interaction on turbulent flow past a plate under conditions of local heating of its surface. //High Temperature, 1998, v. 36, № 3, p. 395-400.

268. А.В.Казаков, М.Н.Коган, А.П.Курячий. Влияние на трение локального подвода тепла в турбулентный пограничный слой. //Известия РАН. Механика жидкости и газа, 1997, № 1, с. 48.

269. A.V.Kazakov, M.N.Kogan, A.P.Kuryachii. The effect of the thermal properties of a body being flown about on friction and heat transfer under conditions of local heat input to a turbulent boundary layer. //High Temperature, 1997, v.35. № 1, p.61-66.

270. С.Т.Суржиков. Физическая механика газовых разрядов. Москва. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2006. 640с.

271. С.Т.Суржиков. Оптические свойства газов и плазмы. Москва. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. 576с.

272. С.Т.Суржиков. Тепловое излучение газов и плазмы. Москва. Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2004. 544с.

273. S.Surzhikov, J.Shang. Glow discharge in flow of neutral gas and external magnetic field. //AIAA-2006-1371.

274. S.Surzhikov, J.Shang. Physics of the direct current discharge interaction with supersonic gas flow. //AIAA-2004-0176.

275. S.Surzhikov, J.Shang. Supersonic flow around wing with localized surface gas discharge. //AIAA-2006-0406.

276. Yu.Kolesnichenko. Basics in beamed MW energy deposition for flow/flight control. //AIAA-2004-0669.

277. V.Lashkov, I.Mashek, Yu.Anisimov, V.Ivanov, Yu.Kolesnichenko. Gas dynamic effect of microwave discharge on supersonic cone-shaped bodies. //AIAA-2004-0671.

278. I.Mashek, Yu.Anisimov, V.Lashkov, Yu.Kolesnichenko, V.Brovkin, M.Rivkin. Microwave discharge initiated by laser spark. //AIAA-2004-0358.

279. Леонов С.Б. Воздействие электрических разрядов на структуру и параметры высокоскоростного воздушного потока. Автореферат диссертации на соискание уч.степени д.ф.-м.н., М.: ИВТ РАН, 2006.

280. S.Leonov, V.Bityurin, D.Yarantsev. Study of friction control by surface plasma. //AIAA-2004-0512.

281. Ларин О.Б., Левин В.А. Энергоподвод к газу в турбулентном сверхзвуковом пограничном слое. //Прикладная механика и техническая физика. 2001, т. 4, № 1, с. 98-101.

282. Семенов Н.Н. Цепные реакции. М.: Наука, 1986.

283. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя, и взрывы в газах. М.: Мир, 1968.

284. Coffee T.R. //Combustion and Flame. 1984, v. 55. № 2, p. 161.

285. Frenklach M., Bornside D.E. //Combustion and Flame. 1984, v. № 1, p. 1.

286. Seery D.J., Bowman C.T. //Combustion and Flame. 1970, v. 14, p. 37.

287. Азатян B.B. Новые закономерности в газофазных разветвленно-цепных процессах. Дис. на соиск. уч. степ, д-ра хим. наук. М., 1978.

288. Даутов Н.Г., Старик A.M. //Кинетика и катализ. 1997, т. 38. № 2, с. 207.

289. Старик A.M., Титова Н.С., Яновский Л.С. //Кинетика и катализ. 1999, т. 40, №1, с. 11.

290. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1958.

291. Налбандян А.Б. //Журнал физической химии. 1946, т. 20, с. 1259.

292. Bozhenkov S.A. Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Yu. Nanosecond gas discharge ignition of H2- and CH4-containing mixtures. //Combust. Flame, 2003, v. 133, p. 133-46.

293. Anikin N.B., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Yu. Study of the oxidation of alkanes in their mixtures with oxygen and air under the action of a pulsed volume nanosecond discharge //Plasma Phys. Rep. 2004, v. 30, p. 1028-1042.

294. S.M.Starikovskaya. Plasma assisted ignition and combustion. //J. Phys. D: Appl. Phys. 2006, v. 39, p. R265-299.

295. N.Anikin, E.Kukaev, S.Starikovskaia, A.Starikovskii. Ignition of hydrogen-air and methane-air mixtures at low temperatures by nanosecond high voltage discharge. //AIAA-2004-0833.

296. E.Mintoussov, S.Starikovskaia, A.Starikovskii. Liquid fuel atomization and heterogeneous combustion of fuel-oxidizer mixtures using nanosecond discharge. //AIAA-2006-0613.

297. A.Krasnochub, E.Mintoussov, A.Nikipelov, S.Starikovskaia, A.Starikovskii. Rapid combustion achievement by nanosecond barrier discharge. //AIAA-2006-0614.

298. Зацепин Д.В., Стариковская C.M., Стариковский А.Ю. //Химическая физика. 2001, т. 20, № 7, с. 66.

299. Anikin N.B., Pancheshnyi S.V., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Yu. //J. Phys. D: Appl. Phys. 1998, v. 25, p. 393.

300. V.A.Bityurin. Optimization of plasma generators for plasma assisted combustion. //AIAA-2001-2874.

301. V.A.Bityurin. MW energy addition for application to reactive truster and microwave rocket concept. //AIAA-2001-2944.

302. A.I.Klimov. Non-premixed plasma assisted combustion of hydrocarbon fuel in high-speed airflow. //AIAA-2006-0617.

303. A.Bocharov, V.A.Bityurin, I.Klement'eva, A.Klimov. Experimental and numerical study of MHD assisted mixing and combustion. //AIAA-2006-1009.

304. V.Bityurin, A.Bocharov, E.Filimonova. Effects of nitrogen oxide on ignition of non-premixed system. //AIAA-2006, 1218.

305. A.I.Klimov. Non-premixed plasma-assisted combustion. //AIAA-2007-1388.

306. И.В.Кочетов, А.П.Напартович, С.Б.Леонов. Плазменное инициирование горения в сверхзвуковом потоке в топливно-воздушных смесях. Проблемы моделирования. //Химия высоких энергий. 2006, т.40, №2, с.1-8.

307. A.I.Klimov, V.Bityurin. Non-premixed plasma assisted combustion in airflow. //AIAA-2005-0599.

308. A.Klimov, V.Bityurin, A.Kuznetsov, B.Tolkunov, N.Vystavkin, M.Vasiliev. External and internal plasma assisted combustion. //AIAA-2004-1014.

309. LA.Kossyi. Microwave torch as a tool for an airflow chemical transformation. //AIAA-2007-0429.3471.A.Kossyi. Nonequilibrium excitation of hydrogen-oxygen mixture and its influence on ignition. //AIAA-2007-1031.

310. V.Vinogradov, Yu.Shikhman, S.Gritsinin, A.Davidov, V.Knyazev, I.Kossyi. Application of MW plasma generator foe ignition of hydrocarbon/air mixture. //AIAA-2007-13 84.

311. K.V.Khodataev. Various types of initiators for attached undercritical MW discharge ignition. //AIAA-2007-0431.

312. Селезнев А.А., Алейников А.Ю., Ярошенко B.B. //Хим. физика. 1999, т. 18, №5, с. 65.

313. Басевич В.Я., Беляев А.А. //Хим. физика. 1989, т. 8, № 8, с. 1124.

314. Tanoff М.А., Smooke M.D., Teets К.Е., Sell J.A. //Combustion and Flame. 1995, v. 103, №4, p. 253.

315. Ma J.X., Alexander D.R., Poulain D.E. //Combustion and Flame. 1998, v. 112, №4, p. 492.

316. Morsy M.H., Ко Y.S., Chung S.H. //Combustion and Flame. 1999, v. 119, №4, p. 492.

317. Старик A.M., Титова H.C. //Кинетика и катализ. 2003, т. 44, № 1, с. 35.

318. Kostinsky A.Y., Matveev А.А., Silakov V.P. //Kinetical processes in the non-equilibrium nitrogen-oxygen plasma. /Academy of Science of the USSR, General Physics Institute. Moscow. 1990. Preprint № 87.

319. Matveev A.A., Silakov V.P. //Non-equilibrium kinetic processes in low-temperature hydrogen plasma. //Russian Academy of Science. General Physics Institute. Moscow, 1994. Preprint № 8.

320. Бычков В.JI., Гордеев О.А. //Хим. физика. 1992, т. 11, № 8, с. 1064.

321. Словецкий Д.И. //Химия плазмы. /Ред. Смирнов Б.М. М.: Атомиздат, 1974, вып. 1, с. 156.

322. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ, 1989.

323. Мак-Ивен М., Филлипс Л. Химия атмосферы. М.: Мир, 1978. 375 с.

324. Акишев Ю.С., Дерюгин А.А., Каральник В.Б. и др. //Физика плазмы. 1994, т. 20, №6, с.571.

325. Александров Н.Л. //Усп. физ. наук. 1988, т. 154, № 2, с. 147.

326. Steinfeld J.I., Adler-Golden S.M., Gallagher J.W. //J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987, v. 16, №4, p. 911.

327. Person J.C., Ham D.O. //Radiat. Phys. Chem. 1988, v. 31, № 1-3, p. 1.

328. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник. /Ред. Глушко В.П., Гурвича Л.В., Бергмана Г.А. и др. М.: Наука, 1978, т. 1.1979, т. 2.