диссертационного совета К 212.156.03 о диссертации Бутина О.В. «Моделирование импульсно-периодического разряда в виде высокоскоростной волны ионизации в гелии и хлоре», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.08 - физика плазмы
Диссертация Бутина О.В. посвящена теоретическому исследованию электродинамических, кинетических и энергетических характеристик высокоскоростных волн ионизации (ВВИ): распределений потенциала и напряженности электрического поля в разрядном объеме, скорости и затухания фронта волны, дрейфовых скоростей и энергий электронов в формируемой плазме, концентраций основных компонентов плазмы, энерговклада в разрядный промежуток.
Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью получения комплексной самосогласованной информации о параметрах разряда, развивающегося в виде ВВИ, с целью оптимизации подобных разрядов как средств быстрой генерации неравновесной пространственно однородной плазмы, газоразрядных коммутаторов, импульсных источников света.
В диссертации создана теоретическая двумерная модель волны ионизации в экранированных разрядных трубках, позволяющая описать эволюцию радиального электрического поля, профиля концентрации электронов, пространственную и временную эволюцию волны, ее затухание, ток ВВИ, энерговклад в разряд и наработку основных возбужденных и заряженных частиц плазмы. Модель согласованно учитывает влияние на распространение ВВИ падения напряжения в подводящей линии и остаточной концентрации продуктов распада плазмы при периодическом характере пробоя.
Наиболее важные результаты диссертации состоят в следующем:
1. Определены электродинамические характеристики волны ионизации в гелии (электроположительном газе) и хлоре (электроотрицательном газе) и изучены зависимости параметров фронта, скорости и тока волны от давления газа, его предыонизации, поперечных размеров разрядной трубки и экрана, заполнения при амплитудах напряжения в подводящей кабельной линии 16ё25 кВ. Показано, что пренебрежение падением напряжения в линии может привести к завышению получаемых значений мгновенной скорости волны и протекающего тока почти в два раза.
2. Установлен критерий подобия для скорости волны по параметру Pr0 , P - давление газа, r0 - радиус трубки, при обеих полярностях импульсов. Получено, что выполнимость данного критерия улучшается при уменьшении степени предыонизации газа.
3. Решена задача о старте ВВИ от высоковольтного электрода. Обнаружен предвестник, после которого стартует и формируется ВВИ.
4. Обнаружена область параметров, в которой наблюдается развитие интенсивных колебаний напряженности электрического поля и тока за фронтом волны. Максимуму колебаний соответствует точка (Р=4 Торр, ne0=109 см-3).
5. В широком диапазоне условий рассчитан энерговклад в разряд на примере хлора и гелия. Максимальная доля вложенной энергии составляла 83% от энергии падающего импульса, при этом мгновенная мощность энергопоглощения превышала 6 МВт.
Практическая ценность работы заключается в возможности применения разработанных в диссертации моделей и полученных на их основе результатов для сопоставительного анализа экспериментальных данных о ВВИ; для нахождения оптимальных условий работы и конструктивных параметров импульсных разрядных устройств (коммутаторов, обострителей, средств накачки импульсных лазеров и т.д.); для верификации вновь создаваемых моделей быстрых стадий пробоя.
Достоверность результатов проведенных исследований обеспечивается обоснованностью всех этапов формирования моделей и расчетов по ним, а также хорошим совпадением полученных результатов с имеющимися экспериментальными и расчетными данными других авторов.
Диссертация представляет собой законченную работу, выполненную на высоком научном уровне. Материалы, изложенные в данной работе, докладывались на международных и всероссийских конференциях. Основные результаты диссертации достаточно полно отражены в восемнадцати публикациях.
Полученные автором результаты имеют важное значение и могут быть использованы в ОИВТ РАН, МЭИ, МГУ им.Ломоносова, ФТИ им.Иоффе, ТРИНИТИ, МФТИ, РНЦ «Курчатовский институт», ИОФ РАН, ИПМ РАН.
Примеры документов к защите в формате zip/word Вы можете скачать здесь (46Kb)
