Диссертация

В работе экспериментально исследован комбинированный разряд в высокоскоростных 50-250м/с воздушных потоках, создаваемый при воздействии внешним СВЧ полем частотой 2.45ГГц на разряд постоянного тока (сила тока 1-15А). Как компоненты комбинированного разряда (КР) были также отдельно изучены слаботочный продольно-поперечный разряд в высокоскоростных воздушных потоках и инициируемый полуволновой антенной СВЧ-разряд. С помощью высокоскоростной видеосъемки разрядов изучена их пространственная структура, получены зависимости поля в плазменном канале, квазичастоты разрядов от скорости потока и силы тока. Методом оптической эмиссионной спектроскопии определены концентрация электронов ~1015см-3, характерная газовая температура ~6000-9000К. Показаны эффекты, связанные с толщиной скин-слоя и направлением поляризации СВЧ поля относительно скорости потока. Показана возможность использования внешнего СВЧ поля для контроля параметров плазмы разряда в высокоскоростном воздушном потоке. Результаты время-разрешенных спектроскопических измерений подтверждают неоднородную структуру разряда: наличие радиального градиента температуры и концентраций компонент плазмы. Показано, что как РПТ, так и КР позволяют воспламенять и поддерживать горение потока бедной (эквивалентное отношение ER=0.7) пропан-воздушной смеси со скоростями 50 – 250м/с. Получены и проанализированы оптические спектры разряда в воспламененном пропан-воздушном потоке. С использованием кинетической модели сухой азот-кислородной смеси проведено исследование 0-мерной кинетики плазмы некоторых режимов моделей РПТ и СВЧ разрядов. Полученные результаты полезны с точки зрения оценки состава плазмы и ее температур, но эта модель не отражает пространственно-неоднородную структуру разряда. В гидродинамической модели разряда (без кинетики плазмы) были получены трехмерные распределения скорости, температуры и давления в сверхзвуковом воздушном потоке, а также плотности тока в инициируемом в нем разряде. Оценки концентрации электронов, напряженности поля и температуры находятся в разумном согласии с экспериментами.