Нестабильность электрического разряда, обусловленная его взаимодействием с электродами, изоляционными стенками и межэлектродной средойНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 16 апреля 2013 г.-31 декабря 2013 г. Нестабильность электрического разряда, обусловленная его взаимодействием с электродами, изоляционными стенками и межэлектродной средой
Результаты этапа: Сформулирована математическая постановка задачи анализа устойчивости течений электропроводной сплошной среды, обусловленных джоулевым тепловыделением в наклонном плоском слое в поле силы тяжести. При произвольных углах наклона электродов к горизонту (0 – 90 град) построено одномерное стационарное фоновое решение. Построены и исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ). В электротехническом приближении проведен анализ устойчивости к одномерным возмущениям. Показано, что при определенных условиях существуют S-образные зависимости плотности тока от напряжения j(U), когда при заданном напряжении возможно три решения с разными плотностями тока. Решение со средней плотностью тока, соответствующее участку ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, неустойчиво. Предложена модель анализа двумерных возмущений на основе уравнений Обербека- Буссинеска и тепловой модели разряда. Разрабатывается алгоритм и программа численного решения спектральной краевой задачи для амплитудных уравнений. Проведены экспериментальные работы, связанные с изучением структуры, формы дугового ствола и характеристик плазмы разряда для различных материалов электродных узлов. Показаны принципиальные преимущества применения регистраторов изображений в инфракрасном диапазоне длин волн для визуализации процессов в электродах и структуры газоплазменных и газопылевых потоков, связанных с разрядом.
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Нестабильность электрического разряда, обусловленная его взаимодействием с электродами, изоляционными стенками и межэлектродной средой
Результаты этапа: На основе уравнений Обербека-Буссинеска и тепловой модели разряда рассмотрены течения электропроводящей сплошной среды, обусловленные джоулевым тепловыделением в наклонном плоском слое в поле силы тяжести. При модельной (линейно убывающей) зависимости удельного электрического сопротивления межэлектродной среды от температуры построены одномерные стационарные фоновые решения и изучены вольт-амперные характеристики (ВАХ). Исследование проведено с учетом проницаемости электродов для электропроводящей среды при наличии вдува через один электрод и отсоса через другой. Анализ устойчивости в электротехническом (одномерном) приближении показал, что при определенных условиях существуют решения, соответствующие участкам ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Соответствующие этим решениям течения сплошной среды в межэлектродном пространстве разряда могут быть неустойчивы. В электротермическом приближении, когда отсутствуют возмущения скорости, приведены результаты расчетов инкрементов неустойчивости горизонтального слоя. Рассмотрены возможности получения экспериментальных данных (как из ранее проведенных, так и специально поставленных экспериментов) о влиянии теплового сопротивления электродов и вдува-отсоса через них электропроводящей среды на ВАХ квазистационарного дугового разряда и его форму. В материалах ранее проведенных экспериментов найдены единичные данные с образованием токовых неоднородностей в узком (1-3 мм) межэлектродном зазоре на электродах с высоким тепловым сопротивлением (длинных (5-10 см) графитовых стержнях).
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Нестабильность электрического разряда, обусловленная его взаимодействием с электродами, изоляционными стенками и межэлектродной средой
Результаты этапа: Проведен нелинейный анализ устойчивости стационарного электродугового разряда между плоскими электродами в поле силы тяжести. Рассмотрены как режимы протекания тока между сплошными электродами с конечным электрическим сопротивлением, так и с прокачкой электропроводной среды через проницаемые электроды. Результаты численного моделирования подтвердили полученные ранее на основе линейной теории устойчивости выводы и показали, что на падающих участках вольт-амперных характеристик одномерного (фонового) разряда возможно развитие пространственно периодических токовых структур. Анализ экспериментальных данных дуговых разрядов в узких воздушных зазорах атмосферного давления между графитовыми электродами показал, что многоканальные разряды в воздушных дугах возможны. Это качественно подтверждает выводы линейной теории устойчивости о характере и структуре токовых неоднородностей в таких разрядах.

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".