изменение во времени основных характеристик плазменного

XXXIX Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 6 – 10 февраля 2012 г.
ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМЕННОГО
ТОРОИДАЛЬНОГО ВИХРЯ И ПЛАЗМЕННОГО ОБЛАКА В ВОЗДУХЕ
Юсупалиев У., Шутеев С.А., Еленский В.Г., *Винке Е.Э.
Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия, nesu@phys.msu.ru
*
РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Москва, Россия, winalena@mail.ru
Данная работа является продолжением работ [1 - 3], так как в них недостаточно подробно
исследовано изменение во времени основных характеристик генератора плазменного
торидального вихря (ПТВ) − импульсного плазмотрона и плазменных образований (ПТВ,
плазменного облака (ПО), возникающих при импульсном истечении плазмы в воздух при
атмосферном давлении. Методы измерений концентрации электронов N e , температуры Т и
других характеристик ПО и ПТВ приведены в [1 - 3]. В таблице даны изменения во времени
основных характеристик плазмы в разрядной камере плазмотрона, импульсной плазменной
струи (ПС), ПО и ПТВ.
Таблица. Режим работы генератора ПТВ: зарядное напряжение U0 = 20 кВ; емкостьость
батареи конденсаторов С = 20 мкФ; давление рабочего газа (Хе) в разрядной камере (с
объёмом 60 см3) плазмотрона p0 = 105 Па; диаметр сопла 40 мм.
Время жизни
Т, К
Основные
Ne
-3
, см
Плазма в
камере
ПС
Длительность
разряда ~150 мкс
~150 мкс
ПО
образуется к
480 мкс
~24 мс
По свечению в
видимом
диапазоне спектра
~ 7300 мс
По свечению в
видимом
диапазоне спектра
ПТВ
образуется к
480 мкс
(18 ÷ 12)10
3
18
610 ÷ 10
(18 ÷ 12)103
вблизи сопла
(10 ÷ 8)103
к моменту
образования
(10 ÷ 8)103
к моменту
образования
характеристики
17
1017 ÷ 1014
1016 ÷ 1013
в интервале
времени
0,48 ÷ 1,5 мс
1016 ÷ 1013
в интервале
времени
0,48 ÷ 3,5 мс
скорость истечения
плазмы ~ uj = 430 м/с
Начальный диаметр 11
см; начальная скорость
движения ~ 130 м/с;
Пройденный путь 0,6 м
Начальный диаметр
вихря 12 см; начальная
скорость его движения ~
130 м/с; Пройденный
путь 8,2 м
Из данных таблицы можно сделать следующие выводы. ПТВ и ПО образуются из
импульсной ПС при дозвуковом её истечения, так как скорость истечения струи uj меньше
местной скорости звука (1200 ÷ 920 м/с) в плазменном потоке. Они полностью формируются
через 330 мкс после окончания истечения ПС. Для рассматриваемого режима работы
плазмотрона время (свечения) жизни ПТВ в 300 раз больше, чем соответствующее время для
ПО. Как следствие этого пройдённый путь плазменным вихрем почти в 14 раз больше, чем
пройдённый путь плазменным облаком. Такое аномальное свойство ПТВ связано с
процессами, происходящими внутри вихря.
Литература
[1]. Юсупалиев У. Диссер. на соис. уч. ст. к.ф.-м.н. М.: МГУ. 1988. 154 c.
[2]. Aleksandrov A.F., Chernikov V. A., Shibkov B.M. at all. Long lived plasma formation in air.
9th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. 1-4
November 1999. Norfolk, Virginia. USA. P. 123.
[3]. Юсупалиев У., Физика плазмы 31, №6, 543 (2005).
1