Структура электрических полей и токов вблизи заряженного электрода в сильноионизированной замагниченной плазме Ушаков, Андрей Анатольевич

brief description

Ушаков, Андрей Анатольевич.
Структура электрических полей и токов вблизи заряженного электрода в сильноионизированной замагниченной плазме : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.08. - Санкт-Петербург, 1999. - 160 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат физико-математических наук Ушаков, Андрей Анатольевич
Список обозначений.
Введение.
1. Обзор литературы.
2. Поперечная проводимость в полностью ионизованной замагниченной плазме.
2.1. Модель.
2.2. Механизмы поперечной проводимости.
2.2.1. Ионная вязкость.
2.2.2. Инерция поперечного потока.
2.2.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами.
2.3. Выводы.
3. Теория большого зонда в полностью ионизованной плазме в магнитном поле.
3.1. Модель и граничные условия.
3.2. Ионный ток насыщения на зонд.
3.3. Переходный участок вольтамперной характеристики.
3.3.1. Ионная вязкость.
3.3.2. Инерция поперечного потока.
3.3.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами.
3.3.4. Критерий выбора механизма поперечной проводимости.
3.4. Универсальное выражение для наклона переходного участка вольтамперной характеристики зонда. 74 3.4.1. Различие наклонов вольтамперной характеристики при больших и малых приложенных потенциалах для больших и средних зондов.
3.5. Определение электронной температуры по наклону переходного участка вольтамперной характеристики зонда.
3.6. Критерий применимости модели невозмущённой концентрации.
-33.6.1. Ионная вязкость.
3.6.2. Инерция глобального поперечного течения.
3.6.3. Столкновения ионов с нейтральными частицами.
3.6.4. Выводы из раздела 3.6.
3.7. Обобщение модели на случай наклонного магнитного поля.
3.8. Электронный ток насыщения на зонд. Учёт возмущения концентрации.
3.8.1. Модель.
3.8.2. Результаты моделирования.
3.8.3. Выводы из раздела 3.8.
3.9. сравнение с экспериментальными данными.
3.10.Выводы из главы 3.
4. Теория малого зонда в полностью ионизованной плазме в магнитном поле.
4.1. Модель.
4.2. Электронный ток насыщения.
4.3. Переходный участок ВАХ.
4.4. Определение электронной температуры по вольтамперной характеристике малого зонда.
4.5. Сравнение с экспериментальными данными.
4.6. Выводы.
5. Токовые системы вблизи пятна электронной эмиссии и критерий зажигания униполярной дуги.
5.1. Модель.
5.2. Аналитическое решение для малых токов эмиссии.
5.3. Результаты численного моделирования. Критерий зажигания униполярной луги.
5.4. Выводы. 146 Заключение. 151 Список литературы.
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ.
Все формулы в работе написаны в системе СИ. Все величины указаны в единицах СИ, если для удобства изложения не оговорено обратное.
Латинские: а - характерный размер объекта (радиус или полуширина) (м).
В - магнитное поле (Тл). с, = {{Те + уТ^/т,) - скорость звука (м/с).
1 - коэффициент поперечной диффузии (м /с).
0±а - аномальный коэффициент поперечной диффузии (м2/с). с - классический коэффициент поперечной диффузии (м2/с). е - абсолютная величина заряда электрона (Кл) = - электрическое поле (В/м).
I - ток на зонд (А).
1е - электронный ток на зонд (А).
1еШ - абсолютная величина электронного тока насыщения на зонд (А).
1"аг - абсолютная величина ионного тока насыщения на зонд (А).
7 - плотность тока (А/м2). ц - характерный продольный масштаб линеаризованной задачи (м).
Ь - размер задачи вдоль магнитного поля (м). те - масса электрона (кг). т{ - масса иона (кг). п - концентрация плазмы (м"3). п0 - невозмущённая концентрация плазмы (м"3). пе - концентрация электронов (м"3). иг - концентрация ионов (м" ). пп - концентрация нейтральных частиц (м"3). п =п/п0 - безразмерная концентрация.
Ре- электронное давление (Па).
А- ионное давление (Па). г- радиальная координата в цилиндрической системе (м).
Я- размер задачи поперёк магнитного поля (м). характерный поперечный масштаб линеаризованной задачи (м).
Кр - сила трения частиц сорта а о частицы сорта /?, приложенная к единице объёма (НУм ).
Б- плотность источников и стоков электрон-ионных пар (м^с"1). ргоЬе площадь зонда (м2). еЫгп л - площадь области сбора обратного тока (м ). т- температура в энергетических единицах (Дж).
Те~ температура электронов в энергетических единицах (Дж). температура ионов в энергетических единицах (Дж). к- скорость частиц сорта а (м/с). й, - скорость, с которой вся плазма как целое течёт поперёк магнитного поля на масштабах задачи (глобальная конвективная скорость) (м/с).
III - напряжение между зондом и стенкой, потенциал зонда (В).
Х,у- поперечные координаты в декартовой системе (м). г — продольная координата в декартовой системе (м).
Греческие: г- показатель адиабаты для ионов.
1 - безразмерная продольная координата в декартовой системе. т- коэффициент ионной вязкости (Па с). аномальный коэффициент ионной вязкости (Па с). тс- классический коэффициент ионной вязкости (Па с).
9- полярный угол цилиндрической системы координат. в=Тг/Те- безразмерное отношение ионной и электронной температур.
Ат/р длина свободного пробега электронов (м). л- коэффициент аномальной температуропроводности (м2/с). приведённая масса частиц сортов а и /3 (кг). Уар ~ частота столкновений частиц сортов а и /? (с"1). £=х/Ко - безразмерная поперечная координата в декартовой системе. кг - тензор ионной вязкости (Па). р = г/Я0 - безразмерная радиальная координата в цилиндрической системе. рсе - циклотронный радиус электронов (м). рС1 - циклотронный радиус ионов, вычисленный по скорости звука (м). щ - спитцеровская проводимость (См/м). ср - потенциал электрического поля (В).
Ф= е(р/ Те - безразмерный потенциал электрического поля.
Ф/- плавающий потенциал (потенциал плазмы относительно стенки, потенциал которой принят за нуль) (В). <Рр=У- потенциал зонда, напряжение между зондом и стенкой (В). (рщ - потенциал на границе стенки и плазмы (В). Равен потенциалу зонда (рр в канале зонда и нулевому потенциалу стенки вне канала зонда. у/ = (р - (Те/е)п(п/п0)~ (р/ - комбинированное возмущение потенциала и концентрации; возмущение потенциала при постоянной концентрации (В). еу/1Те- безразмерное комбинированное возмущение потенциала и концентрации; безразмерное возмущение потенциала при постоянной концентрации. IОсе = еВ/те -