Введение к работе
- -. Актуальность проблемы. Развитие термодинамической и синетической теории неидеальной плазмы имеет в настоящее время 'олыаое значение как с фундаментальной, так и с практической точки >рения. Разработка и применение в науке и производстве новых імпульсних источников энергии, разрядных устройств, МГД-'енераторов и других приборов и установок; создание на их основе ювых высокоэффективных технологий; генерация и удержание геидеальной плазмы в экспериментах по ударному сжатию, при взрыве [роводников,- при подводном электрическом разряде; развитие методов і алгоритмов диагностики плотной плазмы - все это требует (альнейшего развития теоріш термодинамических и кинетических :войств неидеальной низкотемпературной плазмы.
Изучению термодинамических свойств и кинетических юэффициентов неидеальной низкотемпературной плазмы посвящено іольшое число работ. Выполнен значительный объем как еоретических, так и экспериментальных исследований. Однако целый^ )яд вопросов и в термодинамике, и в кинетике плазмы остается до ;онцэ не исследованным и требует дальнейшего рассмотрения. К числу 'аких проблем можно отнести: в термодинамике - это дальнейшее іазвитие химической модели плазмы, которая, несмотря на ясный изический смысл, дает наихудшее согласие с известными кспериментами. Актуальной задачей является также построение ирокодиапазонных уравнений состояния плазмы. В кинетике - это роблема. устранения расходимостей кинетических коэффициентов олностыо ионизованной плазмы, а также возможно более точный учет лектрсн-атомных столкновений при вычислении кинетических оэффициентов частично ионизованной плазмы, поскольку в кспериментах с максимальным значением кулоновской неидеальности лектрон-атомные столкновения играют существенную роль, и без их очного учета выделение кулоновской составляющей проводимости, редставляющей наибольший интерес, оказывается невозможным. Целью настоящей работы является: 1. Дальнейшее развитие химической модели плазмы в условиях,
когда наряду с кулоновскіш взаимодействием существенную роль играет сильное отталкивание между тяжелыми частицами.
-
Построение широкодиапазонного уравнения состояния для сильно неидеальной плазмы.
-
Расчет кинетических коэффициентов полностью ионизованной плазмы на основе решения кинетического уравнения Бсдьцмана в muffin-tin приближении.
-
Расчет кинетических, коэффициентов частично ионизоБанной плазмы путем решения кинетического уравнения Больцмана, с
. контролируемой точностью учитывающий вклад электрон-атомных столкновений.
5. Сравнение полученных в термодинамике и кинетике
теоретических результатов с экспериментом на примере плазмы
инертных газов.
Научная новизна
-
Развита термодинамическая модель неидеальной недебаевской плазмы, учитывающая близкие взаимодействия свободных заряженных частиц протішополоікного знака в виде идеального газа нейтральных квазичастиц.
-
Выполнен учет некулоновских взаимодействий тяжелых частиц в плазме в приближении Ван-дер-Ваальса, описывающий близкие атом-атомные и атом-ионные отталкивания на малых расстояниях.
-
Выполнен численный расчет коэффициентов переноса полностьк ионизованной плазмы с использованием в качестве модельногс потенциала взаимодействия между заряженными частицами - muffin-tir потенциала.
4. Выполнен численный расчет кинетических коеффициентої
частично ионизованной плазмы путем решения кинетической
уравнения. Для более точного учета вклада в кинетически*
коэффициенты, связанного с рассеянием электронов на атомах
использована несимметричная процедура обрыва рядов по полинома]
Союша в методе Чепмена-Энскога, для актов столкновений межд
различными сортами частиц.
Научная и практическая ценность
1. На основе введенного представления о нейтральных
вазичасгицах - электрон-ионных парах в непрерывном спектре
аметно.расширены границы применимости дебаевской теории плазмы в
блзсть больших значений параметра неидеальности.
-
На основе учета сильного атом-атомного и атом-ионного гтаживания в приближении Ван-дер-Ваальса совместно с введением эвой нейтральной компоненты - электрон-ионных пар построено равнение состояния, позволяющее рассчитывать термодинамические дикции и состав плазмы в широкой области диаграммы состояний от потного флюида до -неидеальной полностью ионизованной- плазмы.
-
С помощью модельного muffin-tin- потенциала, естественным 5разом исключающего рассеяние на больших прицельных параметрах, ісленно получена регулярная, универсальная зависимость шетических коэффициентов от параметра неидеальности.
-
На основе предложенной несимметричной модификации метода ігшена-Знскога выполнен более точный учет вклада электрон-гомного рассеяния в кинетические коэффициенты частично щизованной плазмы, что позволяет установить точность и границы жменимости различных приближенных формул расчета проводимости.
-
Рассчитаны кинетические коэффициенты частично ионизованной
Т газмы (электропроводность с теплопроводность к . диффузия D= и
іугие) в широкой области изменения давлений и температур плазмы.
На защиту выномася
-
Способ учета близких электрон-ионных взаимодействий в прерывном спектре и их1 влияние на состав и термодинамические нкции плазмы.
-
Термодинамическая модель неидеальной плазмы и широкодиа-зонное уравнение состояния Ван-дер-Ваальсовского типа.
-
Численный расчет транспортных коэффициентов неидеальной азмы методом кинетического уравнения для muffin-tin- потенциала.
4. Несимметричная модификация разложения по полиномам Сонина
методе Чепмена-Энскога и результаты численного расчета
ектропроводности плазмы инертных газов в широкой области раметров.
Апробация работы
Результату работы докладывались на IV,У Всесоюзной школе-семинаре "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах". /Николаев, 1989,1991/, IV,V сессиях по неидеальной плазме Научного совета АН СССР "Физіжа низкотемпературной плазмы". /Москва, 1989,1990/, IV Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Актуальные физико-технические проблемы энергетики". /Москва, 1989/, VIII Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы. /Минск, 1991/. XX Международной конференций го явлениям в ионизованных газах. /Пиза, 1991/.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав, заключение, 28 рисунков, 8 таблиц, список литературы, включающий 125 наименований - всего 149 страниц.
