Научный архив: статьи

Экспериментально исследованы процессы растекания импульсного тока с шаровых электродов и электрический пробой в кварцевом песке. При плотностях тока на электроде больше критической величины происходит нелинейное уменьшение сопротивления заземления в результате искрообразования в грунте. Определены значения критической напряженности электрического поля ионизациия и пробоя. Показано, что на электроде развивается ионизационно-перегревная неустойчивость, которая приводит к контракции тока и образованию плазменных каналов.

Продемонстрирована возможность бесконтактного вывода частиц из газового потока в широком диапазоне размеров частиц. Полученные результаты указывают на возможность подбора параметров устройства для селективного удаления частиц необходимого размера.

В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока длительностью 5—100 мкс при амплитуде импульса напряжения 20—50 кВ. Разработана методика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте. Определены пороговые значения плотности тока и напряженности электрического поля при образовании плазменных каналов в зависимости от влажности грунта и длительности импульсного воздействия.

В лабораторных условиях исследовано возникновение искровых каналов во влажном грунте у электрода при растекании импульсного тока c длительностью в диапазоне от нескольких микросекунд до сотен микросекунд при амплитуде напряжения 20—50 кВ. Разработана диагностика регистрации искровых каналов в объеме грунта. Впервые получены оптические изображения искровых каналов в грунте вблизи электродов различной формы. Подтверждено, что причиной образования искровых каналов при нелинейном растекании импульсного тока в грунте, когда происходит резкое уменьшение сопротивления заземления, является ионизационно-перегревная неустойчивость, возникающая при плотности тока на электроде больше критической. Развитие неустойчивости приводит к неоднородному распределению тока по сечению и возникновению искровых каналов.

Экспериментально исследовано развитие искрового канала от игольчатого анода при импульсном электрическом пробое раствора изопропилового спирта в воде с микропузырьками воздуха. Наличие микропузырьков приводит к увеличению скорости распространения искрового канала и увеличению величины тока при замыкании разрядного промежутка. Наблюдаемая скорость распространения канала в жидкости с микропузырьками меняется от 4 до 12 м/с, что свидетельствует о тепловом механизме развития искрового канала в микропузырьковой жидкости.

Исследована зарядка частиц Al2O3 размером от 20 до 40 мкм в воздушном потоке, проходящем через область многоэлектродного коронного разряда. Коронный разряд создавался системой проволочных электродов, расположенных поперек потока. Измерение заряда и массы частиц производилось с помощью линейной электродинамической ловушки. Среднее отношения заряда к массе частиц, прошедших через коронный разряд при напряжении 18 кВ, составило 1,69×1013 e/г для положительной полярности и 1,35×1013 e/г для отрицательной.

Экспериментально исследована инактивация споровых микроорганизмов на диэлектрической поверхности барьерным разрядом с плоскими электродами. Показано, что при средней удельной мощности разряда 0,3 Вт/см3 эффективность обеззараживания составляет три порядка за времена экспозиции в интервале 0,5–60 секунд, причем слабо зависит от времени экспозиции.

Экспериментально исследовано развитие импульсного электрического разряда в воде с паровоздушными микропузырьками, распределение которых в объёме жидкости близко́ к равномерному. Наличие объёмных микропузырьков со средним диаметром  50 мкм при объёмном газосодержании не более 1 % не меняет механизм развития электрического разряда в воде с проводимостью  300 мкСм/см в диапазоне перенапряжений 1–1,5 при значении минимального пробойного напряжения  9 кВ на разрядном промежутке 1 см, причем механизм остаётся тепловым. При указанных условиях определяющую роль играют поверхностные пузырьки, которые приводят к смене наблюдаемого механизма развития разряда. Инициация происходит одновременно на обоих электродах в поверхностных пузырьках, к замыканию промежутка длиной 1 см приводит рост катодного канала со скоростью  60 м/с за время  160 мкс.

В рамках статистической теории жидкого состояния вещества с помощью метода броуновской динамики рассчитаны термодинамические величины сильнонеидеальной кулоновской структуры микрочастиц, которая удерживалась линейной ловушкой Пауля в воздухе при атмосферном давлении. Для расчета использовался кулоновский потенциал межчастичного взаимодействия и полученные в расчете парные коррелятивные функции кулоновской структуры. Рассчитаны средний параметр межчастичного взаимодействия (параметр неидеальности Γ), внутренняя энергия кулоновской структуры и ее давление на ловушку. Обнаружено, что с ростом размеров частиц и их зарядов данные величины в среднем уменьшаются за счет увеличения равновесных средних межчастичных расстояний в электродинамической ловушке. В процессе выхода на стационарное состояние также происходит уменьшение энергии и давления за счет увеличения среднего межчастичного расстояния при частичном упорядочивании частиц кулоновской системы.

Выполнен теоретический анализ возможностей термокондуктометрического метода и рассчитаны коэффициенты теплопроводности газовых смесей с малой примесью водорода, используя разбиение газовой смеси на две компоненты, одна из которых состоит из смеси тяжелых молекул, а другая – легкий водород. Для уменьшения влияния неконтролируемого изменения концентрации газовой смеси было предложено проводить дополнительные измерения теплопроводности компоненты из смеси тяжелых газов, для чего водород удалялся путем каталитического сжигания.

Экспериментально исследовано влияние полярности электродов с геометрией «острие–штырь» на развитие импульсного электрического разряда в воде с удельной электропроводностью (90  10) мкСм/см с воздушными микропузырьками и без них. Обнаружено, что начальная инициация плазменного канала на аноде в воде происходит вблизи контакта металл-жидкость-изоляция для всех исследуемых геометрий анода. В присутствии пузырьков при повышенном напряжении развитие плазменных каналов после инициации происходит в противоположную от разрядного промежутка сторону вдоль изолированной поверхности электродов. При наличии пузырьков снижается амплитуда напряжения пробоя, уменьшается время задержки инициирования и общее время развития пробоя каналом, развивающимся с острийного анода. При повышении амплитуды напряжения развитие замыкающего канала происходит с катода вне зависимости от его геометрии.

Заряженная нить, натянутая вдоль оси линейной электродинамической ловушки, совершает колебательно-вращательное движение, в результате которого заряженные частицы захватываются нитью в областях пучностей. Такая динамическая нить фактически является дополнительной ловушкой внутри ловушки Пауля.