Публикации автора

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.

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.

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.

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.

Экспериментально показан эффект формирования встречных разрядных каналов при инициации пробоя в слабопроводящей воде по следу с повышенной проводимостью от движущегося кристалла поваренной соли. Первый канал инициируется в промежутке между высоковольтным электродом и кристаллом соли, благодаря чему ток начинает протекать преимущественно по следу с повышенной проводимостью в результате растворения кристалла. Второй канал инициируется внутри следа на некотором рас-стоянии от кристалла и не имеет прямого контакта с заземленным электродом, который расположен на расстоянии 8 мм. Встречное движение разрядных каналов приводит к их объединению и окончательному формированию единого канала. На основе численного моделирования было дано объяснение данного эффекта, которое состоит в наличии вихревых структур в следе непосредственно за движущимся кристаллом, ко-торые формируют более широкую, по сравнению с основной частью следа, область с более низкими концентрацией соли и проводимостью. В результате, плотность тока в данной области оказывается ниже, чем в основной части следа, что приводит к более позднему вскипанию жидкости и появлению плазменного канала.

Экспериментальное определение напряженности импульсного электрического поля в жидком диэлектрике может быть затруднительно, когда требуется минимизировать вносимое измерением возмущение. Оптический метод, основанный на эффекте Керра, применим при достаточно высоких напряженностях. В качестве альтернативного решения могут выступать введенные микрокапли воды, дробление которых в электрическом поле определяется его амплитудой и наступает при электрическом капиллярном числе CaE  0,2. Проведены экспериментальное и расчетно-теоретическое исследования для капель одного размера, которые показали потенциальную применимость данного способа. Обсуждается влияние глубины резкости оптической си-стемы и начального заряда капель на точность измерений.

Предложен метод визуализации линий напряженности электрического поля в ди-электрике на основе электрогидродинамического (ЭГД) разрушения мелких капель. Достоинством метода является существенно меньшая плотность засева трассеров по сравнению с твердыми частицами, уменьшающая влияние дисперсной фазы на возни-кающее ЭГД-течение и электрическую прочность среды. Предлагаемый подход допускает введение разрушаемых капель-трассеров в отдельные исследуемые области, в том числе в область меньших значений потенциала, что снижает вероятность частичных пробоев при диагностике. Результативность подхода подтверждается сравнением данных экспериментальной визуализации с результатами расчетов.

Проведено экспериментальное и численное исследование поля скорости в дистиллированной воде, возникающего на допробойном этапе при подаче импульса напряжения на электрод-иглу при различной глубине её погружения. Полученные результаты анализируются в терминах экстремума (максимума) скорости течения, достигающегося в области наблюдения в непосредственной близости к высоковольтному электроду. Получено удовлетворительное согласие экспериментальной и численной зависимостей экстремума скорости от времени с расчетом. Показано, что максимальное значение скорости в возникающем течении достигается на более поздних временах с увеличением глубины погружения. Уменьшение глубины погружения приводит к возникновению электрического разряда при потере контакта высоковольтного электрода с водой из-за возникающего вблизи него течения. Выполненные исследования показывают дальнейшее направление развития построенной физико-математической модели.

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 %.

Интерес к одностадийной конверсии метана, составляющего большую часть в составе природного газа, сохраняется уже многие годы и десятилетия. Одним из активно развивающихся направлений является плазмохимическая конверсия метана в метанол. За это время были предложены разнообразные лабораторные конструкции реакторов, преимущественно барьерного типа разряда, исследовано влияние температуры, давления, расходов, энерговклада и других параметров в реакторе на эффективность процесса, выраженную в степени конверсии метана, селективности по метанолу, выходе метанола и удельном энерговкладе на единицу полезного продукта. В данном обзоре приводятся основные результаты, полученные авторами по всему миру за последние 30 лет как в экспериментальных, так и в численных исследованиях процесса получения метанола из метана в одностадийных процессах.

Экспериментально исследовано развитие электрического пробоя в воде с проводимостью 255 мкСм/см при воздействии ультразвуковых волн для геометрии электродов «острие–штырь» с межэлектродным промежутком 8 мм. Обнаружено, что при одинаковом напряжении, близком к минимальному пробойному, вероятность инициации пробоя и замыкания разрядом промежутка увеличивается в два раза при воздействии ультразвуком без создания кавитации, а время допробойной стадии сокращается по сравнению с пробоем без ультразвука.