1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 8, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 8, стр. 45-55

Влияние эффекта обтекания зоны энерговыделения на распространение волны светового горения

М. А. Котов 1, *, С. Ю. Лаврентьев 1, Н. Г. Соловьев 1, А. Н. Шемякин 1, М. Ю. Якимов 1

1 Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: kotov@ipmnet.ru

Поступила в редакцию 29.12.2022
После доработки 09.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Рассмотрены причины превышения наблюдаемых скоростей распространения волн светового горения в лазерном плазмотроне в аргоне и воздухе над расчетными в предположении теплопроводностного механизма распространения плазменного фронта. Для интерпретации экспериментальных результатов используется ранее полученное аналитическое решение гидродинамической задачи обтекания объема нагретого газа, моделируемого однородной областью низкой плотности со сферической границей. Установлено, что при мощности лазера в 2–3 раза выше пороговой мощности поддержания волн светового горения теплопроводностный механизм с поправочным коэффициентом, предсказанным моделью, дает удовлетворительное описание наблюдаемых скоростей распространения этих волн. При более высокой мощности лазера соответствие расчетных и наблюдаемых скоростей распространения требует учета фактора радиационной теплопроводности. Показано, что аналитическая модель обтекания сферической области горячего газа может быть также применена для описания на порядок более медленного течения газа вокруг непрерывного оптического разряда при термогравитационной конвекции. На основе рассматриваемой модели получена оценка зависимости частоты пульсаций конвективного факела вокруг непрерывного оптического разряда от его радиуса, представляющая собой соотношение подобия, характерное как для оптических разрядов, так и для мерцающих пламен.

Ключевые слова: непрерывный оптический разряд, волны светового горения, лазерная плазма, вынужденная конвекция, термогравитационная конвекция, конвективная неустойчивость.

Список литературы

  1. Бункин Ф.В., Конов В.И., Прохоров А.М., Федоров В.Б. // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 9. С. 609.

  2. Райзер Ю.П. // Письма в ЖЭТФ. 1970. Т. 11. С. 195.

  3. Генералов Н.А., Зимаков В.П., Козлов Г.И., Масюков В.А., Райзер Ю.П. // Там же. С. 447.

  4. Козлов Г.И. // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 4. Выпуск 10. С. 586.

  5. Baranowski A., Mucha Z., Peradzynski Z. // Bull. Acad. Pol. Sci., Sci. Tech. 1977. V. 25. № 4. P. 361.

  6. Lavrentyev S.Yu., Solovyov N.G., Shemyakin A.N., Yakimov M.Yu. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1394. Article 012012.

  7. Kotov M.A., Lavrentyev S.Yu., Solovyov N.G., Shemyakin A.N., Yakimov M.Yu. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 124002; https://doi.org/10.1088/1361-6595/aca42f

  8. Генералов Н.А., Захаров А.М., Косынкин В.Д., Якимов М.Ю. // Физика горения и взрыва. 1986. Т. 22. № 2. С. 91.

  9. Котов М.А., Козлов П.В., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 31.

  10. Герасимов Г.Я., Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 17.

  11. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К., Бетев А.С., Медведев С.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 66.

  12. Гуськов К.Г., Райзер Ю.П., Суржиков С.Т. // Квантовая электрон. 1990. Т. 17. № 7. С. 937.

  13. Буфетов И.А., Прохоров A.М., Федоров В.Б., Фомин В.К. // Там же. 1983. Т. 10. № 9. С. 1817; https://doi.org/10.1070/QE1983v013n09ABEH004612

  14. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.

  15. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974.

  16. Райзер Ю.П. // УФН. 1980. Т. 132. № 3. С. 549; https://doi.org/10.1070/PU1980v023n11ABEH005064

  17. Райзер Ю.П., Силантьев А.Ю., Суржиков С.Т. // Теплофизика высоких температур. 1987. Т. 25. № 3. С. 454.

  18. Герасименко М.В., Козлов Г.И., Кузнецов В.А. // Квантовая электрон. 1983. Т. 10. № 4. С. 709.

  19. Зимаков В.П., Кузнецов В.А., Кедров А.Ю., Соловьев Н.Г., Шемякин А.Н., Якимов М.Ю. // Квантовая электрон. 2009. Т. 39. № 9. С. 797.

  20. Jeng S.-M., Keefer D.R., Welle R., Peters C.E. // AIAA Journal. 1987. V. 25. № 9. P. 1224.

  21. Суржиков С.Т. // Квантовая электрон. 2000. Т. 30. № 5. С. 416; https://doi.org/10.1070/QE2000v030n05ABEH001720

  22. Raizer Yu. P., Surzhikov S.T. // AIAA–95–1999;

  23. Szymanski Z., Peradzynski Z., Kurzyna J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1994. V. 27. P. 2074.

  24. Fowler M.C., Smith D.C. // J. Appl. Phys. 1975. V. 46. P. 138.

  25. Jackson J.P., Nielsen P.E. // AIAA J. 1974. V. 12. P. 1498.

  26. Holder D.W., North R.J. Schlieren Methods. London: H.M. Stationery Off., 1963.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал