Актуальные проблемы физики неравновесной плазмыНИР

Plazma

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа: 1. Исследована динамика черенковской неустойчивости немоноэнергетического релятивистского электронного пучка в плазме при наличии внешнего магнитного поля. 2. Определены спектры частот и структуры электромагнитных полей волноводов с поперечно неоднородным плазменным заполнением во внешнем магнитном поле. 3. На основе уравнения Дирака построены некоторые квантовые модели для описания неравновесной плазмы. 4. Построена кинетическая модель ионизационно-полевой неустойчивости, основанная на совместном решении кинетического уравнения для электронов и уравнений Максвелла в сверхвысокочастотном газовом разряде в длинной трубке ограниченной длины и получены выражения для инкрементов ионизационной неустойчивости. 5. Теоретическое исследовано влияние переноса возбужденных частиц и теплопроводности электронов на временную эволюцию и стационарные состояния шнурованного и однородного высокочастотного и сверхвысокочастотного разрядов разряда. Получены соотношения для определения границ области параметров плазмы при которых будет наблюдаться шнурование. 6. Исследована возможность управления структурой высокочастотного поля в емкостном разряде за счет изменения формы периферийной области разрядной камеры. Получены формулы для амплитуд собственных функций в разряде в резонаторе при различном соотношении размеров активного электрода и радиуса цилиндрической разрядной камеры для различных плотностей электронов. 7. Проведены детальные экспериментальные исследования возможности управления режимами горения воздушно-пропановой смеси в сверхзвуковом потоке. Эксперименты проводились на аэродинамическом стенде, когда в качестве источника плазмы для инициации горения использовался продольно-поперечный разряд постоянного тока. На основании проведенных исследований показано, что в зависимости от ориентации вектора индукции магнитного поля относительно сверхзвукового потока и тока разряда можно либо увеличивать степень горения смеси, либо добиваться практически полного прекращения горения. Таким образом доказана возможность управления процессом горения топливной смеси в высокоскоростном потоке при помощи неоднородного магнитного поля. 8. Разработан и создан малогабаритный и маломощный генератор импульсной плазмы на основе магнитоплазменного компрессора. Проведены эксперименты по определению основных характеристик данного генератора. На основании проведенных экспериментов получены результаты, которые полностью подтверждают работоспособность данного генератора и возможность его использования для реализации горения воздушно-пропановой смеси в высокоскоростном потоке. 9. Экспериментально доказана возможность получения взрывного горения воздушно-пропановой смеси в высокоскоростном потоке в частотном режиме при использовании малогабаритного магнитоплазменного компрессора. Показано, что для данного экспериментального стенда и для данной конструкции генератора плазмы максимальная частота следования импульсов генератора равна 25 Гц. 10. Найдены условия возникновения тепловых неустойчивостей в плазме воздуха в том числе в условиях грозовой и геотектонической активности. 11. Определены сорта ионов, способных подняться на уровень облаков при их рождении при помощи коронных разрядов. 12. На основе полученных экспериментальных данных при использовании капиллярных разрядов подтверждена возможность создания долгоживущих образований с высоким энерго-запасом, в целях применения в задачах горения, поддерживаемого плазмой 13. Выяснено, что имеется возможность создания отверстий в стеклах при использовании импульсных электрических разрядов, что связано с их объемным вложением энергии за малые времена.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа: 1. Разработана математическая модель и созданы компьютерные коды для описания взаимодействия электронных пучков с поверхностными волнами в столкновительной плазме (волны Ценике). Начато исследование диссипативных пучковых неустойчивостей на поверхностных плазменных волнах. 2. Исследовано влияние нестационарности плотности плазмы на спектры излучения релятивистского черенковского плазменного СВЧ усилителя. Проведено сравнение теоретических результатов с данными экспериментов. 3. Вычислены коэффициенты отражения плоских электромагнитных волн от слоистых плазменно-диэлектрических пленок и исследованы резонансные свойства отражательных способностей, связанные с возбуждением поверхностных волн. 4. Учтено влияние непрерывности полного тока и связанных с ним поперечных и продольных полей на развитие резонансной ионизационно-полевой неустойчивости в положительном столбе сверхвысокочастотном газовом разряде в цилиндрической разрядной трубке. 5. Получены уравнения, описывающие функции распределения электронов по энергиям на пространственное распределение плотности электронов и величину потенциала плазмы в разряде в режиме Ленгмюра-Тонкса, основанные на различии характерных времен осцилляции электронов в потенциальной яме и их диффузии по энергии. 6. Предложен алгоритм управления распределением плотности плазмы в разряде за счет изменения формы антенны и геометрии разрядной камеры основанный на использовании собственных функций уравнений диффузии плазмы и электродинамики. 7. Определены спектральные характеристики продольно-поперечного разряда в высокоскоростных потоках воздуха и воздушно-углеводородной смеси при наличии внешнего неоднородного магнитного поля. 8. Определена максимальная частота следования импульсов МПК, при которой реализуется частотное горение воздушно-углеводородной смеси в высокоскоростном потоке. Показано, что для данной конструкции МПК частотный режим горения реализуется при частоте следования импульсов ν ≤ 25 Гц 9. При помощи теневых методов проведены предварительные исследования динамических характеристик МПК в высокоскоростном потоке. 10. Найдены условия возникновения предпороговых и пороговых явлений в плазме воздуха в условиях сильного отлипания электронов от отрицательных молекулярных ионов кислорода. Определены условия для поднятия отрицательных ионов на уровень облаков в атмосфере. 11. Исследовано получение долгоживущих светящихся образований при воздействии плазмы эрозионного разряда на металлы, а также при помощи капиллярного разряда. 12. Исследовано создание отверстий в стеклах при использовании импульсных электрических разрядов и лазеров.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа: 1. Построена теория ионизационной и ионизационно-полевой неустойчивостей в бесконечном плазменном слое. Рассчитаны пороговые поля и инкременты ионизационной неустойчивости для бесконечного плазменного слоя. 2. Построена модель емкостного разряда с электродами большой площади с учетом токов на боковую поверхность разрядной камеры. Рассчитанны вольтамперные характеристики разряда при подаче напряжений на активный электрод и на подложкодержатель. 3. Систематизированы результаты исследований параметров плазмы и структуры волн, возбуждаемых в цилиндрическом индуктивном источнике плазмы с внешним магнитным полем. 4. Экспериментально исследованы параметры гибридного разряда на основе ВЧ разряда и разряда постоянного тока. 5. Разработана теория плазменных черенковских источников СВЧ излучения в условиях нестационарности плотности плазмы. 6. Разработана теория черенковских пучковых неустойчивостей в плазме с учетом теплового разброса электронов пучка по скоростям. 7. Исследованы непотенциальные поверхностные электромагнитные волны в плазме с плавными границами. 8. Определена функция распределения электронов по энергиям в неравновесной плазме поверхностного СВЧ разряда при низких давлениях воздуха 9. Проведено экспериментальное исследование влияния плазменных образований на процесс обтекания пробных тел сверхзвуковыми воздушными потоками. 10. Разработан и создан малогабаритный низковольтный магнитоплазменный компрессор и исследована возможность его применения для реализации частотного режима горения топливной смеси в высокоскоростных потоках. 11. Построение модели плазмы воздуха в приземном слое в нормальных и сейсмических условиях, а также модель плазмы воздуха в зоне D в нормальных условиях, определена температуры электронов. 12. Проведено экспериментальное исследование развития гидродинамических неустойчивостей и образование заряженных структур на поверхности жидкости, под действием коронного разряда. 13. Выполнено экспериментальное исследование воздействия коронного и капиллярного разрядов на неорганические вещества (песок, глина) и органические материалы (почва, растения). 14. Экспериментально исследовано образование долгоживущих светящихся гетерогенных образований под действием капиллярного разряда на некоторые органические и неорганические вещества.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа: 1. Разработаны математические модели описания электромагнитных свойств пространственно ограниченной магнитоактивной плазмы в геометрии и с параметрами реальных экспериментов с учетом диссипативных эффектов. На основе разработанных моделей проведены расчеты спектров частот собственных электромагнитных волн плазмы, декрементов их затухания, исследованы структуры электромагнитных полей волн и пространственного распределения плотности электромагнитной энергии. 2. Разработаны методы теоретического описания распределенной электродинамической плазменной системы как элемента квазистационарной электрической цепи с сосредоточенными параметрами. На основе разработанных методов выполнены расчеты комплексных импедансов газовых разрядов емкостного, индуктивного и комбинированного типов и разработаны методики построения эквивалентных схем плазменных систем во внешней цепи. 3. Исследована ионизационная неустойчивость, имеющая место при разного рода разрядах. Она может быть инициирована кинетическими и электродинамическими процессами. Рассмотрена эволюция неустойчивости от локального источника для бесконечного и ограниченного плазменного слоя, когда плазма возбуждается плоской волной (при произвольном угле падения) или поверхностной волной. 4. Рассмотрена задача о емкостном ВЧ разряде низкого давления (<<) с электродами большой площади при возбуждении его электромагнитным полем частотой от 13 до 900 МГц. 5. Рассчитана эволюция возмущения от локального источника при рассеянии Мандельштама-Бриллюэна волны накачки на бесконечном плазменном слое конечной ширины. Полученные угловые зависимости качественно отличаются от рассеяния в бесконечной среде, для которой максимум инкремента наблюдается при строго обратном рассеянии. 6. Изучена частотная зависимость параметров разряда, основанного на комбинации емкостного ВЧ разряда, помещенного во внешнее магнитное поле с преимущественной радиальной компонентой, и разряда постоянного тока. Был использован источник плазмы, имеющий геометрию, типичную для ускорителей с замкнутым дрейфом электронов. Эксперименты проводились с использованием аргона, криптона и воздуха в качестве рабочего тела. Рассмотренные расходы рабочего газа изменялись в диапазоне 10 – 30 см3/мин. Рабочие частоты составляли 4 и 13.56 МГц. 7. Выполнены экспериментальные исследования емкостного ВЧ разряда при отсутствии постоянного смещения активного электрода в экспериментах с криптоном при частотах ВЧ генератора 4 и 13.56 МГц. 8. Выполнены экспериментальные исследования емкостного ВЧ разряда при подаче постоянного положительного смещения на активный электрод в экспериментах с криптоном при частотах ВЧ генератора 4 и 13.56 МГц. Показано, что энергия ионов в струе на выходе из источника плазмы увеличивается с ростом постоянного смещения активного электрода и может достигать. 9. Определены параметры плазмы нестационарного пульсирующего поперечно-продольного разряда, создаваемого в дозвуковых и сверхзвуковых воздушных потоках. Показано, что в анодной части плазменной петли напряженность продольного электрического поля, а также концентрация и температура электронов превышают соответствующие значения в катодной части петли. Показано также влияние скорости потока газа и разрядного тока на температуру электронов в плазме пульсирующего разряда в воздухе и пропан-воздушной смеси. 10. Исследовано развитие околопороговых ионизационных процессов в плазме воздуха при низких и пробойных электрических полях. Проведено численное решение уравнений кинетики низкотемпературной плазмы в электрическом поле. Исследована динамика дрейфа ионов от высоты 30 км от поверхности земли до уровня облаков. 11. Реализовано экспериментальное получение долгоживущих светящихся образований в плазме при использовании капиллярного плазмотрона и образцов из алюминия и сплавов олова со свинцом. 12. Проведен цикл экспериментальных исследований процесса взаимодействия плазменной струи, созданной импульсным плазмотроном в области пробного тела, с натекающим сверхзвуковым потоком. Выполнены предварительные расчеты влияния плазменных образований на процесс обтекания. 13. В результате проведенных экспериментов были определены основные характеристики малогабаритного низковольтного магнитоплазменного компрессора. Показано, что плазма, созданная таким генератором, по своим параметрам может быть использована для реализации частотного режима горения топливной смеси в высокоскоростных потоках.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа:
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа:
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Актуальные проблемы физики неравновесной плазмы
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".