ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 533.9

Технічна механіка, 2020, 2, 80 - 88

ВІДНОВЛЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ПЛАЗМИ ЗА ВОЛЬТАМПЕРНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ІЗОЛЬОВАНОЇ СИСТЕМИ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗОНДІВ У НАДЗВУКОВОМУ ПОТОЦІ ДИСОЦІЙОВАНОГО РОЗРІДЖЕНОГО ГАЗУ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.02.080

Лазученков Д. М., Лазученков М. М.

Лазученков Д. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Лазученков М. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Метою роботи є розробка процедури ідентифікації параметрів беззіштовхувальної плазми дисоційованого двохатомного газу за вольтамперною характеристикою (ВАХ) ізольованої зондової системи. Вимірювальна зондова система представляє собою поперечно обтічні циліндричний зонд та опорний електрод, що складається з декількох циліндрів. З використанням відомих теоретичних і експериментальних залежностей іонного та електронного струмів на циліндр побудовано математичну модель збирання струму зондовою системою у струмені газорозрядного джерела лабораторної дисоційованої плазми. Модель включає розрахунок рівноважного потенціалу опорного електрода при зміні напруги зміщення зонду.
      Отримані аналітичні співвідношення, що дозволяють визначити ступінь дисоціації іонів у струмені плазми за результатами вимірів зондових струмів в області насичення електронів при зміні площі поверхні опорного електрода. При прийнятих допущеннях вірогідність визначення ступеню дисоціації плазми залежить тільки від точності вимірювань зондового струму. Сформульовано обмеження на розміри зондової системи та на потенціали зміщення зонду щодо застосовності запропонованої методики вимірювання ступеню дисоціації плазми. Концентрація заряджених частинок та електронна температура дисоційованої плазми у струмені газорозрядного джерела визначаються на основі побудованої математичної моделі за раніше розробленою авторами процедурою інтерпретації ВАХ. Процедура передбачає визначення параметрів плазми, за якими теоретична ВАХ найкращим чином описує експериментальну ВАХ.
      Проведено числові дослідження впливу похибок вимірювань зондових струмів на відновлення параметрів плазми. В рамках прийнятих припущень отримані оцінки вірогідності відновлення ступеню дисоціації плазми в залежності від похибок вимірювань зондових струмів. Отримані результати можуть бути використані у діагностиці лабораторної плазми.
     

струмінь беззіштовхувальної дисоційованої плазми, ізольована зондова система, циліндричні електроди, математична модель збирання струму, рівноважний потенціал, ступінь дисоціації

1. Сапожников Г. И. Экспериментальные исследования потока ускоренных ионов и его взаимодействия с обтекаемыми моделями. Ученые записки ЦАГИ. 1971. Т. 2. № 1. С. 129–133.

2. Габович М. Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М., Атомиздат, 1972.

3. Chung, P. M., Talbot L., Touryan K. J. Electric Probes in Stationary and Flowing Plasmas. Springer-Verlag, 1975. 201 p. https://doi.org/10.15407/itm2018.04.046

https://doi.org/10.1007/978-3-642-65886-0 4. Лазученков Д. Н., Лазученков Н. М. Интерпретация зондовых измерений в потоке бесстолкновительной плазмы. Технічна механіка. 2018. № 1. С. 107–120. https://doi.org/10.15407/itm2018.01.107

5. Лазученков Д. Н., Лазученков Н. М. Моделирование восстановления кинетических параметров ионосферной плазмы по вольтамперной характеристике цилиндрического зонда. Технічна механіка. 2019. № 4. С. 107–118. https://doi.org/10.15407/itm2019.04.107

6. Mott-Smith H., Langmuir I. The theory of collectors in gaseous discharges. Phys. Rev. 1926. V. 28. № 5. P. 727–763. https://doi.org/10.1103/PhysRev.28.727

7. Hoegy W. R., Wharton L. E., Current to a moving cylindrical electrostatic probe. Journal of Applied Physics. 1973. V. 44, No. 12. P. 5365–5371. https://doi.org/10.1063/1.1662157

8. Latramboise J. G. Theory of Spherical and Cylindrical Langmuir Probes in a Collisionless Maxwellian Plasma at Rest. Report, No. 100. Univ. of Toronto, Institute of Aerospace Studies. 1966. 210 c. https://doi.org/10.21236/AD0634596

9. Godard R., Laframboise J. Total current to cylindrical collectors in collision less plasma flow. Space Science. 1983. V. 31, № 3. Р. 275–283. https://doi.org/10.1016/0032-0633(83)90077-6

10. Choiniere E. Theory and experimental evaluation of a consistent steady-state kinetic model for two-dimensional conductive structures in ionospheric plasmas with application to bare electrodynamic tethers in space : Ph.D. dissertation. University of Michigan, 2004. 288 p.

11. Лазученков Д. Н., Лазученков Н. М. Математическое моделирование обтекания проводящего цилиндра сверхзвуковым потоком бесстолкновительной плазмы. Технічна механіка. 2019. № 1. С. 63–74. https://doi.org/10.15407/itm2019.01.063

12. Shuvalov V. A., Pis’mennyi N. I., Lazuchenkov D. N., Kochubey G. S. Probe diagnostics of laboratory and ionospheric rarefied plasma flows. Instruments and Experimental Techniques. 2013. Volume 56. № 4. Р. 459–467. https://doi.org/10.1134/S002044121304009X

Copyright (©) 2020 Лазученков Д. М., Лазученков М. М.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка