Кинетика нагрева в неравновесной плазме импульсного разряда в воздухе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

КИНЕТИКА НАГРЕВА. В НЕРАВНОВЕСНОЙ П 'лЗМЕ - ШПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА В ВОЗДУХЕ

(01.04.03 - физика и химчч плазмы)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1394 г.

* кандидат, физико-математических наук Ю.Ф.Колесниченко Ведущая организация: ИНСТИТУТ НЕФШШЙЧЕСКОГО СИНТЕЗА РАН

(г.Москва)

Защита состоится " № " 1994 г. в ; часов на

заседании специализированного совета К.053.05.22 отделения радиофизики физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова ио адресу: 119899, иэсква, Ленинские горы, МГУ, физический факультет.

О диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке физического

. . ОЩАЯ Ш>АКГЕРИСТИКА РАБОТЫ

', •, Актуальность те;та. Интбнсивные исследования в.области физики неравновесной плазмы .', стзмулгфуются' еэ широким применением в :качестве. активной, срэда газовых лазеров; развитием плазмохимии, . различных.методов плазмэшой технологии. • .'

. Изучения кинетических процессов, протекающих в свободно локализованном СВЧ разряде в сфокусированном пучке в Еоздухе, йродставляется актуальным какдля решения ряда фундаментальных задач физики плазш, гак и ,с точки ; зрения . его практического ■ Применения, например", в задаче о транспортировке онергии мощного .. . элеглромагшгтшго излучения через .земную атмосферу по трассе космос-Земля; -в;; проблема плазшнно-факельного метода преобразования энергии СВЧ пучка в энергию постоянно.™ тока; для создания радиоотражащих . 'областей искусственной, ионизации в • ворхних слоях атмосферу;, для иакечгл.мощных газовых лазеров; в плазмохимии; для создания- ...реактивной тяги. при. использовании источника энергии, расположенного вне. ускоряемого летательного аппарата,, для создания поред лотателышми аппаратами плазменных . областей,. Служащих' для. изменения .условия обтекагшя газовом потоком поверхности гвердах тел и снижзнил лобового сопротивления при иг дытеении в атмосфзрв со сверхзвуковыми скоростям!.

* ' Пошмаше фисша! неравновесных , плазмохкмкческих систем, к которым кеглю отнести.и . свободно локализованный СВЧ..разряд в воздуха, невозможно без знания полной., информации о кинетике процессов, протекаюцих е'плазме. Поступательная температура газа является одним из "основных параметров. плазш, -- определяк'дол скорость и иаправлетю' .протекшгая многих гфоцессов. Однако ■ буквально до.последнего времени вопрос о нагреве 'газа в СЗЧ разряде оставался открыты;,? и требовал тщательного изучения.

Необходимость исследования механизма нагрева газа в условиях неравновесной плазмы молекулярных, газов связана с оптимизацией шазмоттескшс систем, газовых лазеров, а также с анализом физических процессов, протекающих в такого рода системах. Роль тех или иных элементарных процессов юшт существенно зависеть от ' температуры нейтральных частиц.

Импульсная модуляция дает возможность изучить" законы ■ релаксации параметров плазмы в активной фазе разряда и в стадии послесвечения плазмы, а также "разрешить» во . времени различные, физические, процессы и тем самым определить, их-вклад в то или иное , исследуемое явление.

Объект исследования. Свободно локализованный СВЧ разряд, формируемый в атмосфере воздуха сфокусированным ' пучком электромагнитной энергии, и тслпудосно-периодический разряд в кварцевой трубке, наполненной воздухом.

Целью диссертационной работа , является исследование физических процессов, оказывающих влияние на цагрев газа в неравновесной плазме молекулярных газов в условиях свободно локализованного СВЧ разряда, создаваемого в атмосфере воздуха сфокусированным пучком, и в. условиях ограниченного стенками разряда в воздухе, создаваемого при импульсной модуляции разрядного тока. Для этого получение на основе широкого комплекса диагностических методов надежных сведений о пространственно-временной эволюции заряженной и нейтральной компонент неравновесной плазмы молекулярных газов. На основе полученных экспериментальных результатов, и данных математического моделирования выявление основных механизмов, ответственных за перераспределение анергии между различными степенями свобода молекулярного газа в активной фазе разряда при наличии сильных.

шлей и в стада деионизации плазмы.

.. Научная новизна работа закличаотся в следующем: / /i - 1.: Внявлеш Основные механизмы, ответственные за ; перераспределений. энергии мэаду различными . степеням свобода в неравновесной . плазме, создаваемой в воздухе свободно локализованным СВЧ разрядам, и ктульсно-пэряоднческим разрядом, . ограниченным кварцевыми стенками.

.:• 2. Установлено, лто при больших "... значениях приведенного '. электрического - поля " (Eef/n > 100 ' Td) : одним из возможных .механизмов, ответственных за быстрый нагрев газа со скорость» . " 4.1О7 К/с, может быть тушение.электронно возбужде1Шых состояний . шлекул. С укеньиешам энэрговклада. в разряд скорость нагрева уменьшается, а разогрев газа после окончания импульса со скорость» " 10 К/с определяется передачей в, поступательные степени свобода молекул энергии, запасенной в колебательном резервуаре в активной фазе разряда.

Э. Изучена "релаксация функции распре деления электронов по ензргиям в импульсном разряде в воздухе при больших значениях приведенного электрического поля (Е^/п >1 СЮ Td) и временная-эволюция ср8днеа энзргии электронов в стадии детализации плазмы.

Практическая ценность. Результата, полученные а диссертации к относящиеся к исследованию кинетических процессов „и пространственно-Ереиещшх характеристик свободно локализованного СЕЧ и импульско-периодического разрядов в Еоздухе, представляют . интерес для оптимизации режимов создания и поддержания плазш, , используемой в качестве рабочего вещества в различных областях науки и техники, для дальнейшего углубления понимания кинетики перераспределения энергии между различными степеняшг свободы молекулярного газа, для проверки суцествундих теоретических

представления о физических процессах, нротекащих в плазме данных , разрядов. •.. '

Основные полокешя, выностшэ на защиту. ' 'г • '

1. Полученный с • использованием сяйнтроснопических и зондового методов диагностики .шзкотешературкой , Еосташюнарной,: : плазмы кошлакс прос1^ш1СТЕ9нио-врэкенних парзмэтров ' (ПО, ■ 'i'o, 5v, Tg) различшх режимов свободно локализованного. . СВЧ разряда в воздухе, формуемого в- заданном месте пространства сфокусированный пучком электромагактшх, воля,, -и/. ограниченного • стенками разряда в воздуха, создаваемого при импульсной модуляция • разрядного тока. ; ■.';'{_;■. -л- V- -.'"-'4 "..

2. Применительно к условиям дашшх' аксперйызнтов' разработанная нестационарная юшэгическая'Ч модель,учитывающая•.'.'.. процессы Еозбувдеийя и девозбукдешш : колебательных уровней

■ основного состояния молекул i . электронно возбуадэншх состояний азота и кислорода, ровдеше и гибель атомарных . и молвхулярннх частиц, ионную кинетику и процесса передачи . энергии мекду различными степени® свобода молекулярного газа, позволякщая . рассчитывать временную эволвцшз електрошюй, колебательной и поступательной энергий как в активная фазо разряда при наличии сильных полей, так и в стадии дежигизацп» плазмы.

3- Зарегистрированные 'рокимы''оыстрого аагрева ыолекулярйого газа при наличии сильных полей в неравновесной плазме, формируемой при импульсном. воздействии на среду, мощного постоянного либо переменного поля, и медленного нагрева после окончания импульса. , • \:

4. Механизмы, ответствэнйке за быстрый' нагрев газа в активной фазе разряда и медленная - в стадии дёионизацик' плазмъи Показано, что нагрев газа сально зависит от величины скорости

заселения электронно возоуадошшх состояний азота и растет с - увеличением приведенного алектричэского поля.

Апробация результатов.. • Основные материалы диссертации опубликованы в 12 работах, а также докладывались на следующих конференциях и семинарах: мездународной конференции по явлениям в ионизованных хазах (Шза, 1991), Европейских конференциях по атошой й молекулярной физике в ионизованных газах (Орлеан, 1990; Ст.Петербург, '- 1992), мездународаом семинаре по мощному свч ,излучению в плазме (Суздаль, 1990), всесоюзных конференциях по Физике . низкотемпературной плазмы (Минск, 1991), по олэктронно-атомным. столкновениям .'-" дЧебоксары, .1991), по кинетическим и газодинаьшчесгош процессам в неравновесных средах (Красновидово, 1988)>по шсокочастотному разряду в волновых полях IКуйбшев * 1939), научной конференции Российского .'Ушгаёрситета Дружба Народов ' по' проблемам математики,- физики, •химии (Москва, 1992), научных семинарах физического факультета юлени М.В.Ломоносова.'

Диссертация состоит из ЕЕедэния, пяти глав, заключения, в котором сформулированы осноеныэ вывода, и списка цитируемой литературы из . наименований. Содержание работы изложено на страницах основного текста и проиллюстрировано рисунком. Обвцф объем диссертации обставляет . листов.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается . актуальность решаемых в диссертационной работе проблем, сформулированы ее цели, научная новизна и практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту. Приводится краткое содержание работы.

В первой главе ' диссертации излагаются результата

исследования механизма нагрева газа 1азот, воздух) в условиях неравновесной молекулярной плазмы. Отмечается, что необходимость изучения.этого механизма связана с оптимизацией олазмохимических систем, газовых лазеров, а также с анализом физических процессов, протекающих в такого рода системах.

В настоящее время достаточно хорошо изучен нагрев, связанный с упругими потерями энергии электронами и Еозоувдением вращательных уровней молекул, а также с процессами та~релаксащш и выделением энергии за счет ангаршнизма при установлении функции распределения молекул по колебательным уровням. Эти механизмы играют определяющую роль в распадающейся плазме и в разряде при невысоких значениях приведенного электрического поля Е^/п, когда основная часть поглощенной энергии идет в колебательные степени ' свобода. Вопрос о характере нагрева молекулярных газов в разряде при высоких значениях £ 100 Тй в условиях интенсивного возбуждения электронных уровней молекул остается открытым.

Во второй главе диссертации рассматриваются некоторые особенности свободно локализованного СВЧ разряда в волновом пучке и методы его диагностики.

В § 2.1 приводится описание экспериментального стенда, на котором исследовался свободно локализованный СВЧ разряд в сфокусированном пучке электромагнитных еолн при различных режимах воздействия. Для исключения влияния стенок пробой производился в разрядной камере, в условиях, приближенных к свободному пространству, когда размер камеры много больше длины болны СВЧ излучения. Сходящийся пучок формировался рупорно-линзоЕой антенной. Использовался сантиметровый диапазон длин еолн СВЧ излучения л = г + ю см. Длительность СВЧ импульсов

: варьировалась от 1 мко до 1 мс. амплитуда электрического поля в фокусе пучка достигала б кВ/см, мощность в импульсе w s 1 МВт, плотность потока мощности з . з' 2.1 о4 Вт/см2. Волна линейно . поляризована. Излучение вводилось в барокамеру, заполняемую • йссдедуемим газом (азот, воздух) до давлений, варьируемых от 0,1 до 100 Тор. В торце камеры устанавливалась согласованная пагрузка, поглощающая прошедшее через разряд СВЧ излучение. ~ . Применение для исследования: беззлектродного СВЧ разряда, возникающего в области фокуса пучка электромагнитных волн, контактных методов диагностики, например, . электрических зондов Яенгьтра, нежелательно, так как введение в плазму металлических . зондов приводит к неконтролируемому искажению состояния . исследуемого сложного объекта. Поэтому в диссертации для изучения разряда применялись оптические методы измерения концентрации и средней энергии электронов* поступательной и колебательной температуры газа в зоне существования СВЧ разряда. Описание данных методик щкгоодася в 5 2.2 - г.4. Tait как необходимо было исследовать законы релаксации перечисленных выше параметров, то все измерения проводились с временным разрешением.

В последние года наряду с традиционными экспериментальными методами исследования плазменных объектов все большую роль начинают играть Метода математического моделирования, позволяющие не только объяснять экспериментально наблюдаемые явления, но и предсказывать характеристики . п оптимальншз режимы работы разрабатываемых устройств. В таких газах как воздух, н„, 00, СОг и др.. колебательно возбужденные молекулы образуют резервуар энергии, которая может передаваться в электронное возбуждение молекул, тепло, диссоциацию или ионизацию. Параметры разряда сильно зависят от способа, которым эта энергия передается в

различные степени свобода молекулярного газа. В разряде в молекулярном азоте существует сильная связь между колебательно :, возбузденвыми молекулами в основном электронном состоянии х12+ и Г функцией распределения электронов по энергиям. Эта связь главным образом вызывается ударами второго рода электронов с колебательно возбужденными молекулами азота, что приводит к увеличению ' доли , быстрых электронов в плазма разряда и, соответствэшю,: к увеличению средней энергии элзктронов, что в свою очередь ведет к резкому возрастанию скоростей электронного, возбуждения и ионизации и увеличению концентрации активных частиц в плазме.. Соответственно этому в третьей главе диссертации рассматривается с нестащюнарная кинетическая задача, включающая в себя нестационарное уравнение Больцмана для функции распределения электронов по энергиям; систему нестационарных газокинетических уравнений баланса для засоленностей колебательных уровней основного состояния молекул и электронно возбужденных состояний А32* В31С , С37С , а'12~, аЧ азота И а1 А , Ъ1кислорода;

о и Ч £ ^ о

систому нестационарных уравнений баланса для концентраций активных (М, о, оз, ко, мог, мго> и заряженных (пв, о~, о~, о", о", Ю~, N0", ггг<Т» частиц, образующихся в плазме, нестационарное уравнение теплопроводности.для температуры газа, которая учитывает разнообразные процессы передачи энергии между различными степенями свободы молекулярного газа и позволяет рассчитывать временную эеолицию электронной, . колебательной и поступательной энергий как в активной фазе при наличии сильных полей, так и в стадии деионизации плазмы разряда в сумм воздухе.

Из результатов численного расчета, представленных в § 3.2, . следует, что вид функции распределения электронов по энергиям и, соответственно, средняя знэрпия электронов при нкзких • значениях'

приведенного электрического' поля ЕвГ/п (Ю + 50) м сильно зависят от степени колебательного возбуздекая молекул, тогда как при Ев£/п > 200 та степень колебательного возбуждения азота практически не влияет на вид функции распределения электронов по энергиям. Так как частота электрон-молэкулярннх столкновений немного больше частоты мел(молокулярных столкновений, то время необходимое для достижения равновесия электродов пренебрежимо мало по отношению к времени релаксации юзбуздэнных состояний. Временная эволюция функции, распределения молекул ' азота по колебательны!,! уровням основного состояния показывает, что в условиях эффективного быстрого нагрева газа в начальной стадии развития разряда до т * юоо К в плазме формируется неравновесная функция Р(у) без наличия протяженного плато, вид которой однако отличается и от больцмановской функции распределения.

Четвертая глава диссертации посвящена изучению кинетики нагрева молекулярного газа в зоне существования свободно локализованного разряда и исследованию механизмов, ответственных за "аномально" быстрый нагрев Еоздуха при импульсном воздействии СВЧ энергии на газ.

. Первые эксперименты по исследованию кинетики нагрева газа показали, что т слабо зависит от рода газа • (азот,- Еоздух), увеличиваясь .с ростом давления и'энерговклада в разряд, а при импульсном включении шля происходит быстрый нагрев газа со скоростью десятки градусов на микросекунду, который спустя ю •*• 20 мкс из-за даияешя разряда по направлению к источнику излучения, и сканирования поля резко уменьшается. Временная эволюция температуру газа долгое время не могла быть объяснена с помощью известных в то время механизмов и, соответственно этому, наблюдаемый в начале воздействия мощного СВЧ излучения на плазму

нагрев rasa был назван аномально быстрым.

В условиях эксперимента газ мог сы нагрзваться за счет различных кеханизмов. Так, скорость нагрева газа за счет упругих взашодэйствий электронов с молекулами из-за большой разницы масс взаимодействующих частиц и, как показывает эксперимент, малой степени ионизации плазмы (ne/n а ■ Ю-6 + не превышает

величину равную сотой доли градуса на микросекунду, что на несколько порядков меньше экспериментально измеренной (десятки градусов на мпсросекувду).

Как показывает расчет при умеренных значениях приведенного" поля Ь"е£/а a 50+ 100 Td до ~ son энергии электронов тратится на колэоатольное Еозбуздение молекул. При этом за счет колебательно-поступательной релаксации часть • энергии может передаваться в нагрев газа. Однако для азота из-за большой величины колебательного кванта вероятность VT-релаксации при низких температурах газа мала и, как показывает эксперимент, время те-релаксации на нижних колебательных уровнях основного состояния азота составляет Ьопш миллисекунд, тогда как время нагрева газа ~ ю * 20 мкс.

йакную роль в формировании распределения молекул по колебательным уровням играет обмен колебательными квантами. Этот процесс, если учесть энгармонизм колебаний, сопровождается превращением лишь неОольиой части колебательной анергии в поступательную. Поэтому он идет с большой скоростью даже при низких температурах и в принципе шг бы обеспечить достаточно больаув ' скорость нагрева газа. Однако, как показываат эксперимент, быстрый нагрев газа в фиксированной области пространства спустя время порядка 10+20 мкс прекращается, что связано с движением разряда и экранировкой поля, хотя, если бы sa

нагрев газа онл ответственен ТУ-оомен, быстрый нагрев должен оыл оы наблюдаться и даже после выключения поля. Однако сравнительно медленный нагрев со скоростью " о,1 К/тс, который фиксировался спектроскопическим методами в стадии деионизавди плазмы вполне обеспечивается, как показали расчеты, за счет этого процесса.

О ростом величины Ввг/п доля энергии, передаваемая на колебательное возбуждение молекул, уменьшается, тогда как растет доля энергии, идущая на возбуждение электронных состояний молекул. При этом, если колебательно-поступательная релаксация в воздухе протекает достаточно медленно, то известно, что процессы тушения электронно возбужденных молекул, протекающие по различным каналам с передачей части энергии й поступательные степени свобода молекул, идут достаточно быстро и могли оы обеспечить наблюдаемый в экспериментах быстрый нагрев газа.

Из результатов численного счета следует, что для модели нагрева газа за счет только уу-оомена и УТ-релаксации характерно наличие временной задержки в эволюции температуры газа порядка нескольких десятков микросекунд, величина которой зависит от вкладываемой в разряд энергии и давления газа, тогда как нагрев газа за счет тушения электронно возбужденных молекул, азота происходят практически оеа задержки и обеспечивает наблюдаемую в экспериментах скорость нагрева газа. Расчет показал также, что увеличение приведенного электрического поля в плазме приводит к росту скорости накачки электронных состояний молекул и резкому увеличению скорости нагрева - газа, что хорошо согласуется с экспериментом.

Экспериментальные данные по кинетикэ нагрева молекулярного гяяи в совокупности с результатами математического моделирования исследуемого явления позволяют сделать вывод о тем, что при

солыжх значениях приведенного электрического поля Eat/n одним из осноеннх механизмов, приводящих к нагроЕу газа в безэлектродном'. СБЧ разряде в сфокусированном пучке, является тушение .. электронно., возбужденных состояний молекулы азота. . " ;' " •■'• V. ■

В пятой главе 'диссертации излагаются результаты по исследованию релаксации. основных параметров, плазмы в реавмэ импульсной кодуляции разрядного тока.

Из полученныхэкспериментальных данных по одновременному исследования .'кинетики нагрева rasa и функции распределения электронов по энергиям ' следует,.' что на .'начальной1' стадии импульсного разряда велико значение напряженности электрического поля в плазме и, как еле дотам,- этого, .функция 'распределения обогащена быстрыми электронами,--причем, с увеличением'Е f/n доля быстрых электронов ■ растет. Зто ведет, в свою. очередь, к увеличения скорости . заселения вдсокорастлокенных электронннх состояний молекул, приводящее к росту, их концентрации, а их тушение приводит к быстрому -нагреву'-газа.' При этом, по мере релаксации функции ■ распределения . к стационарному, • виду, уменьшается число .быстрых; электронов "в .плазме,, что' Еедет к уменьшении к концу импульса.скорости'нагрева газа.'. Стационарный вид функции'распрэделения, которого она .. достигает спустя ЗС икс, хорошо ■ согласуется с рассчитанным го. кинетической модели.

•Измерения функции, распределения электронов в '.различные моменты времени деионизации плазмы показали, что 5? быстро падаез до уровня ту, а нэ и остаемся длительное время на'этом уровне, медленно' уменьшаясь вместе с "колебательной' температурой,' чт; объясняется '■ влиянием ударов, второго рода' электронов <

колебательно возбужденными молекулами азота. То,' чт<

*

колебательная релаксация в условиях эксперимента не даэт вклада :

■:У'уу'./-'\У■•'.' 15 ~ ''•'■ ; ■■ .',-'У;У

нагров rasa показывает поведение T^t) и rv(t) в стадии .. ; послесвечения плазш,' где газ остывает с характерным врекеЗем . ,"10 * с, тогда кзк колебательная температура остается • ' практически постоянной. Причем рассчитанные ■ -с учетом .только

- передачл энергш! в поступателыше степени свобода при тушенки электронно возбужденных состояний азота яначенкя скорости нагрева

У газа у ■ удовлетворительно ' .согласуется- с у экспериментально Г измеренными.У

В Заключении диссертации сформулировали основные. результаты ' работы. ". : у_У • . ; ..>..-

-..:. • : . ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ¿ЩССЕРТЩШПЮЯ РАБОТЫ 1. Разработана .кикэтическая, модель для нераннозосной . молекулярной плазш/импульсного разряда'- . в - сухом гоздухе, учитывающая разнообразные процесса передачи энергии между

- различными степенями свободы молекулярного газа, и включающая в себя нестационарное уравнение Больцмзна для функции раслределэгшя электронов г.о энергиям У систему, нестационарных' газокинзтйческях '

'уравнений баланса : для', засоленностей колебательных, уровней основного состояния,' для электронно возбужденных- состояжй молекул азота и кислорода, для концентраций активных и заряженных частиц, образующихся в плазме, а таюхе нестационарное равнение ; теплогфоводности ;для т-емпэратуры газа. Модельные расчеты позволила определить временную эволюцию основных параметров молекулярной плазш как в активной фазе разряда при наличии сильных полей, .так и в стадии' дэиошзации и хорошо согласуются • '.с результатами .' экспериментов по диагностике. свободно , . 'локализованного'. СЕЛ разряда в сходящемся пучке в воздухе и ' 'и.мпульско-иерио/шческого разряда в кварцевой трубке, . наподленной

воздаем. Численный расчет показал также, что нагрев газа растет с увеличением приведенного электрического поля и- сильно аависит от величины скорости заселения электронно Еозбуадеяяых" состоянии, азота. - . .

2. Изучена кинотика нагрева газа в свободно локализовшшом СВЧ разряде, создаваемым сфокусированным пучком электромагнитных , волн при давлении Еоздуха 35 Тор и плотности потока энергш Б =

1,5.1 о4" Вт/см2. Рэзультаты проведанных' экспериментов и математического моделирования показывают, ' что \пра ' больших , значениях щвгаэ да иного электрического поля (Е0г/п лоо та.), когда значительная часть (до 50 % к болзо) : энергия,.получаемой электронами от внешэго С8Ч поля, идет оа Еозбуздвниз элйктронныг состояний молекул одам из основных механизмов, ответственном "за быстрый пагров газа в условиях эксперимента (скорость1 нагрева ~ 40 К/мкс > является тушение электронно возбужденных состояний азоте, а разогрев газа со скоростью меньше 1о6 К/с при '. малых значениях Вв1/п < 50 Ей, когда гффоктивно возбуждаются колебательные уроЕкз молекул, и посла окончания СЗЧ импульса в течение ~ 10 ыс объясняется пэродачэй за счбт , Т7-обкзна я уг-редаксации в поступательные степени свобода .'энергии, запасенной в колебательном резервуара молекул за время импульса.

3. Проведено исследование, квкэтяки кагрева молекулярного газа в • неравновесной плазме ограниченного стенками импульсно-периодического разряда в воздухе при давлении о. 1-10 'Гор. экспериментально определены зависииостк скорости нагргва газа от вре?,кш воздействия и величины эавргезклада в разряд. Полученные результаты хороша.согласуются с даннпиз по расчету нагрева газа из кинетической модели для неравновесной молекулярной ' плазма импульсного разряда е сухом воздухе в предположении, что основнж

механизмом, ответственным за нагрев газа, является тушенке электронно возбужденных состояний азота.

■ " 4. Изучена релаксация функции распределения злектронов по энергиям в импульсном разряде в воздухе и в стадии детализации плазму. Установлено, что на начальной фазе разряда (t ~ 1+50 икс) функция распределения сильно обогащена быстрыми электронами, ее ■ вид tí соответствующие константа скоростей реакций, протекающие с участием электронов, прк налах Bef/n < too Td сильно зависят от cteiTöHM: колебательного возбуздения молекул, а стационарного состояния фикция f(e) достигает за два характерных враыгнпах масштаба: быстро за гребля t =» 10 * 100 не устанавливается ее квозистационарный вид, : соответствущий текущей степени колебательного возбуадекия молекул, и медленно за время t ~ 100 + • •¡ООО икс, «характерное для установления функции распределения юдвкул по колебательным уровням, формируется стационарный вид функции распределения электронов по анергиям.

5. Исследована кинетика - релаксации алетрояной, колебательной и поступательной температур в различные моменты ,вреиотш дотюгогеа!^ т»л»ч?ма..йсказано, «ко твшература электронов быстро надиот до колебательной, а не газовой тэшературы и остается длительное время на этом уровне, медленно уменьшаясь вместе с колебательной температурой, что объясняется влиянием ударов второго рода электронов с колебательно возбужденными молекулами азота. Подученные результаты хорошо согласуются с рассчитанными из нестационарных уравнений, баланса поведениями температур после выключения поля.

ОСНОВНЫЕ Р-ЕЗУЛЫ'АГо! ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В FAE0TAX 1. Бобков С.Ф., Двиюш 0.0., злобин В.В., Лодкчэв Е.В., . Кузовникоз A.A., ÍIkGkoe В.М. Кинзтике электронов в плазме

•. иашсмровакного ОВЧ разряда. "-Тезисы докл. IY Всес. донф.- по киасттескил и г азоданаянескам ;.процессам' в : неравновесных. ,;. средах. Москва. Красношдсх'о, 1908, С.136-1ЭЗ.

3. Злобин В.В./Куз6вников,А.А;^:Лода>{ЭВ.В,В., Шгбков В.М. Нагрев, газа в-свободно локализованном ОВЧ резрздэ. -Теаисц докл. II Всес. совещания по высокочастотному-разряду в .'волновых'-" шлях. КуЙбшшв, 1989, с.5-6.'..--'уЧ-'- '-'."-'"'У-''. У :V:,'

3. Злобин В.В., Кузовнмков ' А.А., ЛодиявЕ В.В., Шибкоз , В.Ы. Кжгэтакй электронов . в "?йлазме]:■ локализованном СЗЧ разряда.

, -Гезисн дохл. ri-Йсес; фведаная по Ексокочастотаому разряду в'.\ 'водно гак полях,,Куйбшов,' 1935,-C.B-9.V■.'-•■;.•;-'' -iV-..-' _у"'У 'V'- ■■ -А']

4. Кузэвняков А.А.,;-7гЬданг;п В.В., . Оибков " В.Ы. Иагрев. молекулярного газа в имйуЛьояоы СВЧ разряда.^гТегисы "дозд. .; I..: Всес. семинара 'по. вааимйд?йсг14нв asyoiiweских'волк с . плазмой. Ереван, 1989, C.39~40.;v-'''

5. AlekeandroT A.F., "йётуа'Сй^Ии.,Кигото11соу A,A. ¡bodinev: У Л., Shibkov- V.H. The шо1есй£г.г gas' heating, in the ' iree jpcaJiseKl. microwave discharge, ' X■ "-ESOAJiPI?, "• ecotrib.. 'papers. »..'.■ Orleans, "bVaitoe, 19$0?-£.2?'4-275. V ' , v.1; У ," ■" .. .У

6. Devyatov А.К., Kuscvnifccfv Xodincv ■■ V.V., ' Shibkov . V.K. , ShiWeova t.-V., .¿lobin^f.Y^vChe; Tree localized microwave'

' discharge in'' air mr- thS'.'focused.' tslecIroiaagnsbic beam. -International workkhd^"'"Strong,microwave in pl&ema&", .Suzdal,. DSSK, 1990, 7.1,:р;37<ЙЭ94; . "•':", : . . ; '

7. Дэбятов A.M.,'' Кузовш&оЗ; A.A., Лодамев B.B.y .iite&mb- , B.M.-К вопросу о кахенианв' нагрева молекулярного газа.в 'импульсном свободно - локализованном. СВЧ "разряде. -Ввстияк • московского ую'|Еерс;'лета,сер.З,Физ1йса,астрЬно;дая, 1391, т.32, |ffi,c.29-33.-,

8. девятое A.M., Лоданев В.В.,- Иябков В.М., Шибкоза Ji.В. Влияние

колебательно возбувденных молекул азота на процессы релаксации встадии послесвечения импульсного разряда.• Тез. докл. XI Всес. конф. по электрон-атомным столкновениям, Чебоксары, 1991, 0.136.

>. Erehov А.Р., Kalinin АЛ., Lodinev V.V., Shibkoy V.M. Klr.itics of gas heating In pulse discharge in air. -Proc. XX ICPIG, contrib.papers. Plea, Italy, 1991, paper 2," p.379-380.

0. Девятов A.M., Лодинев B.B., Шибков B.H., Юибкова Л.В. Кинетика нагрева молекулярного газа в импульсном разряде. -Тез..докл. yitt rcec. конф. по физике - низкотемпературной

-плазма, Минск, 1991, часть 2, с.59-60.

1. Девятов A.M., Лодинев В.В., Шибков.З.М. О механизме нагрева . молекулярного газа в импульсном СВЧ разряде. -Тез. докл.

XXIII научн. конф. Российского Университета Дружбы Народов но проблемам математики, физики, химии. М.: 1592, часть 1, с.29.

2. Shibkov У.Ы., IsaevK.Sh., Lodinav 7.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.

Подписано а"o'.<N Заказ ¡¿о$ Тиран

Типография H, Каширское шоссе, 31