Статьи автора

НЕРАВНОВЕСНОСТЬ И ДИФФУЗИЯ СИЛЬНОИОНИЗОВАННОЙ ПЛАЗМЫ Аг В ДУГОВОМ КАНАЛЕ

Номер выпуска 4 от 17.02.2026

На примере высокоионизованной плазмы Аг атмосферного давления с немонотонным радиальным распределением свободных электронов, движущейся в узком дуговом канале, изучена эволюция по радиусу диффузионно-неравновесных состояний сильноионизованных плазм с поперечной неоднородностью осесимметричного типа. Показано, что эти состояния, близкие к равновесным в приосевой области канала, становятся ионизационно неравновесными (преобладает ионизация) для атомов и рекомбинационно неравновесными (преобладает рекомбинация) для однократных ионов в его среднем сечении. Наиболее сильная, рекомбинационная неравновесность (более 50%) возникает на краю дуги у атомов. Уравнение неразрывности с известными из эксперимента профилями температуры и концентрации электронов решено относительно плотностей атомов и ионов в приближении постоянства приведенных населенностей их основных состояний. Получены простые аналитические формулы для расчетов, в которых радиальное изменение этих плотностей определяется в основном спадом температуры. Найден критерий диффузионной неравновесности осесимметричной высокоионизованной плазмы любых газов, из которого следует, что, несмотря на полное подобие условий эксперимента, сильноточные разряды в однотипных газах Аг и Не образуют разные типы плазм (в плазме Аг нет сильной неравновесности на оси разряда). Ослабление энерговклада резко усиливает неравновесность: она растет в 1.5 раза при снижении плотности электронов всего на 6–10%. Показано, что в приосевой области дуги диффузия малой примеси атомов является вторичным процессом на фоне встречной диффузии ионов разной кратности – основных тяжелых частиц у оси, имеющих там высокую плотность, которая у ионов Ar слабо растет, а у ионов Ar резко спадает по радиусу. Обнаружена небольшая ионизационная неравновесность ионов Ar, сменяющаяся при удалении от оси более сильной рекомбинационной неравновесностью, которая исчезает вместе с межионной диффузией в максимуме относительной плотности ионов Ar, не доходя до середины радиуса плазменного канала.

17 0