О расчете параметров плазмы в технологической импульсно-периодической плазменной установке атмосферного давления

Проведено теоретическое исследование процессов ускорения плазменного образования в гибридных двухступенчатых импульсно-периодических плазменных установках, генерирующих высокоэнергетические импульсные плазменные образования при нормальных атмосферных условиях. Выполнены численные расчеты и определены особенности распределения теплофизических параметров газа в канале электродного блока импульсно-периодических плазменных установок на стадии его заполнения низкотемпературной плазмой, генерируемой системой стационарных плазмотронов. Установлен квадратичный закон распределения массы в канале, необходимый для расчета процессов на стадии импульсного разряда. Анализ процессов на стадии импульсного сильноточного разряда проведен на основе системы уравнений электродинамического приближения. На основе результатов численных расчетов установлены особенности динамики ускорения формирующегося плазменного образования. Определены зависимости скорости, температуры и других параметров генерируемой плазмы от основных конструктивных, электротехнических и энергетических параметров импульсно-периодических плазменных установок. Показано, что технологическая импульсно-периодическая плазменная установка с начальной энергией емкостного накопителя 10кДж позволяет генерировать плазменные образования, движущиеся со скоростями до 3 км/с и среднемассовой температурой до 30кК.

Литература

[1] Гаркуша И.Е., Дереповский Н.Т., Казаков О.Е. Модификация конструкционных и инструментальных материалов при облучении плазменными потоками // Вопросы атомной науки и техники. 1997. С. 172-175.

[2] Usuba S., Heimann R.B. // J. Thermal Spray Technol. 2006. Vol. 15(3). P. 356-364.

[3] Овчинников П.А., Опекан А.Г., Протасов Ю.С., Камруков А.С. Радиационная плазмодинамика. Т. 1. М.: Энергоатомиздат, 1991. 566 с.

[4] Grishin Y., Chivel Y., Bochkov V., Bochkov D., Suslov V., Vermel V. // Proceedings of Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), San Diego, CA, USA, 2012. P. 215-217.

[5] Александров В.В., Белан Н.В., Козлов Н.П., Маштылев Н.А., Попов Г.А., Протасов Ю.С., Хвесюк В.И. Импульсные плазменные ускорители / Учеб. пособие. Харьков: Харьк. авиац. ин-т, 1983. 247 с.

[6] Алексеев Ю.А., Казеев М.Н. Численное моделирование двумерных течений в импульсных плазменных ускорителях// Физика плазмы. 1981. Т. 7. № 5. С. 1084-1095.

[7] Дьяченко В.Ф., Имшенник В.С. Двумерная магнитогидродинамическая модель плазменного фокуса Z-пинча // Вопросы теории плазмы. 1974. Вып. 8. С. 164-246.

[8] Лебедев А.Д., Урюков Б.А. Импульсные ускорители плазмы высокого давления / АН СССР. СО. Ин-т теплофизики, oтв. ред. М.Ф. Жуков. Новосибирск. 1990. 291 с.

[9] Трусов Б.Г. Моделирование химических и фазовых равновесий при высоких температурах. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 50 с.

[10] Колесников П.М. Электродинамическое ускорение плазмы. М.: Атомиздат, 1971. 389 с.

[11] Taussig R.T., Chen Y.G., and Gross R.A. Strong shocks, snowplows, and magnetic pistons // Physics of Fluids. 1973. Vol. 16. P. 212-216. DOI: 10.1063/1.1694320.