CC BY
68-10 декабря 2020 г.
Возможность управления скоростью развития незавершенной стадии скользящего по поверхности диэлектрика заряда
Грудиев Е.И.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук Е-mail: gnarus08@yandex. ru
В настоящее время ведутся работы по использованию электрических разрядов для инициации и стабилизации горения в высокоскоростных потоках топливных смесей [1, 2]. По сравнению с другими типами разрядов скользящий по поверхности твердого диэлектрика разряд обеспечивает однородное засвечивание при относительно низких напряжениях, а также удобное расположение электродной системы в потоке газа. Стримерный механизм образования скользящего разряда обеспечивает наличие интенсивных компонент в УФ-спектральном диапазоне излучения [3]. Кроме того, скорость распространения скользящего разряда зависит от крутизны фронта напряжения, характеристик диэлектрика [4, 5] и давления газа, что позволяет синхронизовать ее со скоростью потока топливных смесей и повысить эффективность горения.
В этой работе экспериментально определена зависимость скорости развития незавершенной стадии скользящего по поверхности твердого диэлектрика разряда в воздухе от давления газа и напряжения источника питания. Определены спектральные характеристики излучения плазмы разряда.
Эксперименты проводились в вакуумной камере при давлениях от 10 до 60 Торр. Скользящий разряд распространялся по поверхности стеклотекстолита толщиной 1 мм. В качестве рабочего газа использовался воздух. Источник питания позволял регулировать подаваемое напряжение от 0 до 15 кВ. Частота повторения импульсов до 1 кГц. Для измерения электрических параметров разряда использовался цифровой осциллограф Tektronix TDS220. Напряжение измерялось с помощью резистивного делителя 1:1100, ток регистрировался с помощью пояса Роговского. Для регистрации
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
скорости распространения излучения в видимой области спектра использовались оптоволоконные линии передачи.
Полученные результаты показывают, что наблюдается линейная зависимость скорости фронта ионизации от отношения U/p.
V, м-с"1
20 25 30 35 40 45 50
U/p, В-см"' Торр"'
Рис. 1. Скорость распространения фронта ионизации незавершенной стадии скользящего по поверхности твердого диэлектрика разряда.
В зависимости от давления газа и напряжения источника питания определена скорость развития незавершенной стадии скользящего по поверхности твердого диэлектрика разряда в воздухе. Показано, что скорость развития разряда изменяется от 104 до 8-104 м/с при изменении отношения Е/р от 23 до 48 В-см-1-Торр-1.
Таким образом, показано, что, изменяя условия образования скользящего разряда, можно менять скорость его развития и согласовывать ее с высокоскоростным потоком газообразной топливной смеси. При этом существенно снижается по сравнению с другими видами разрядов требование на величину напряжения источника питания и повышается эффективность инициации процесса горения топливных смесей за счет доминирования излучения разряда в ультрафиолетовой области спектра.
8-10 декабря 2020 г.
Автор выражает благодарность научному руководителю, д.ф.-м.н. Кузьмину Г.П., д.т.н. Минаеву И.М. и н.с. Тихоневичу О.В. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.
1. А.П. Ершов, С. А. Каменщиков, А. А. Логунов и др. Теплофизика высоких температур. 2009, 47, 822.
2. E.M. Barkhudarov, N.K. Berezhetskaya, V.A. Kop'ev et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43, 365203 (9pp).
3. Д.Ю. Зарослов, Г.П. Кузьмин, В.Ф. Тарасенко. Радиотехника и электроника. 1984, 29, 1217.
4. В.К. Башкин, Г.П. Кузьмин, И.М. Минаев и др. Прикладная физика. 2005, 6, 54-59.
5. Kuzmin G.P., Minaev I.M., Rukhadze A.A. et al. Bull. Lebedev Phys. Inst. 2010, 37, 216.
