Научный архив: статьи

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.

Исследованы резонансные свойства тонких диэлектрических колец, возбуждаемые токами смещения при скользящем падении на плоскость кольца плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона частот. Такой контур c азимутальным током смещения образует резонансный диэлектрический магнитный диполь. Рассчитан и измерен основной резонанс, возбуждаемый магнитным полем в ближней зоне указанного диполя. Показаны инверсия потока магнитной индукции и возникновение отрицательной магнитной восприимчивости в области резонанса диэлектрического магнитного диполя. Экспериментально измерено распределение магнитного поля около диэлектрического кольца вблизи резонансной частоты.

Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.

Экспериментально получена граница (линия) перехода от сплошных пылевых структур к полым пылевым структурам в координатах «давление – ток разряда» в тлеющем разряде в неоне. Эксперименты выполнены для сферических частиц диаметром 2,55 и 4,14 мкм. Проведено моделирование линии перехода с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом радиального градиента температуры. В результате моделирования экспериментальных данных обнаружено, что сила термофореза, действующая на микрочастицы в пылевой структуре, связана с параметрами разряда, зависит от размера микрочастиц и пылевой структуры. Результаты работы могут быть использованы в технологиях с пылевой плазмой.

Исследованы рассеяние и волновые свойства субволновых диэлектрических элементов в виде плоских тонких эллипсов, возбуждаемых токами смещения при различных углах падения плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона. Измеренные основные магнитные резонансы в спектре электромагнитных полей плоского эллипса совпадают с рассчитанными резонансными частотами. Вихревые токи смещения приводят к появлению магнитного диполя и возникновению отрицательной магнитной восприимчивости у эллипса. Измерено распределение магнитного поля в ближней волновой зоне эллипса на частоте основного магнитного резонанса. Обнаружена анизотропия рассеяния магнитного поля при различной ориентации эллипса относительно волнового вектора падающей волны.

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.

В условиях тропического климата проведены испытания образцов из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т на различных испытательных площадках на предмет их биообрастания. Изготовленные образцы не подвергались какой-либо дополнительной обработке. После экспонирования в течение 18 месяцев на открытых площадках вблизи городов Хошимин, Ханой, Няганга во Вьетнаме значительные очаги коррозии и биообрастания были обнаружены на образцах, размещенных на открытых травяных площадках, и незначительные воздействия на образцах, размещенных на закрытых микологических площадках

Рассмотрен новый тип плазменной ловушки с электростатическим способом удержания положительно заряженных ионов внутри облака отрицательно заряженных микрочастиц в плазме положительного столба тлеющего разряда (комплексной плазме). Такая ловушка может представлять интерес для плазменных технологий при низких и криогенных температурах, так как характеризуется высокой концентрацией удерживаемых ионов и выделяет меньше тепла, чем плазма без микрочастиц. На основе данных эксперимента проведён расчёт параметров комплексной плазмы с использованием жидкостной модели и выполнена оценка эффективности накопления ионов в плазменной ловушке. Получено, что интенсивность накопления ионов в облаке микрочастиц может превышать или быть ниже интенсивности их образования в плазме свободного от микрочастиц разряда. В первом случае комплексная плазма находится в режиме эффективного удержания ионов, где ловушка является концентратором ионов, а во втором – в режиме неэффективного. Основываясь на значениях коэффициента относительного перегрева, показано, что комплексная плазма электрического разряда представляет собой более эффективный инструмент для создания необходимой концентраций холодных ионов, чем плазма без микрочастиц.

Предложен механизм образования озона при фотолизе влажного воздуха ультрафиолетовым излучением ртутной лампы низкого давления. Кинетическая схема фотолиза содержит 4 фотохимические реакции, инициируемые квантами излучения на длине волны 184,95 нм, 4 фотохимические реакции, инициируемые квантами излучения на длине волны 253,65 нм, и 35 обратимых элементарных стадий с участием 12 частиц (атомов, радикалов и молекул). Численное моделирование с использованием предложенного механизма показало хорошее согласие с экспериментальными результатами.

Экспериментально исследовано удаление примесей изопропилового спирта с начальной объёмной концентрацией 20 % в ячейке с объёмом рабочей зоны 831 см3 в водном потоке с мелкодисперсными воздушными пузырьками с расходом раствора 2 м3/час квазиобъемным электрическим разрядом, получаемым с помощью многоэлектродной системы секционированных игольчатых электродов. При переменном напряжении промышленной частоты 50 Гц создание мелкодисперсной фазы с пузырьками воздуха в электроразрядной ячейке повышает эффективность удаления изопропилового спирта из потока воды на 6 %.