ИСТИНА

Реакции с участием электронно-возбужденных атомов и молекул играют важную роль в целом ряде процессов, имеющих как научное, так и прикладное значение. Причем особый интерес представляют исследования плазмохимических процессов в газоразрядной плазме при высоких удельных энерговкладах, поскольку в этих условиях могут существенно меняться как каналы наработки химически активных частиц, так и процессы их гибели. В рамках данного проекта предполагается экспериментальное исследование образования активных частиц в различных электроразрядных системах и построение численных моделей воздействия разряда на азотные смеси с добавками кислорода и NO, а также водородo-воздушные смеси. Будет проведен анализ экспериментальных данных, полученных в трех типах разрядов: в импульсном наносекундном разряде, модулированном DC разряде при давлении единицы-десятки Тор, а также в барьерном разряде атмосферного давления. Эти исследования, совместно с результатами проведенного численного моделирования, позволят верифицировать разрабатываемые модели сложных плазмохимических систем и получить новые данные по кинетике электронно-возбужденных частиц. Целью данного проекта является детальный анализ основных процессов с участием электронно-возбужденных частиц, а также влияния этих процессов на пространственную структуру и другие параметры исследуемых разрядов.

Российскими участниками проекта проведен большой цикл исследований кинетических процессов в газоразрядной плазме различного химического состава. Проведены исследования механизма “быстрого” нагрева азота и воздуха в процессе релаксации энергии электронного возбуждения атомов O(1D), N(2D) и молекул N2(A3S , B3Пg, C3Пu). Большой цикл работ посвящен кинетическим процессам в газоразрядной азотной плазме: исследованиям реакций ассоциативной ионизации с участием возбужденных атомов, процессам формирования колебательной функции распределения молекул N2(A3S ,v). Проведены исследования пространственной структуры барьерных разрядов в широком диапазоне параметров, показано наличие нормальной плотности тока в таких разрядах. Объяснен эффект гистерезиса при переходе из диффузной формы DC разряда в контрагированную, предложен механизм “расконтрагирования” разрядов, основанный на учете эффекта нелокальности ФРЭЭ при “стягивании” разрядного канала в тонкий плазменный шнур. Разработана модель плазмохимической кинетики водородo-воздушных смесей, исследовано влияние молекул синглетного кислорода O2(a1D) на воспламенение H2 : O2 смесей. Проведен анализ имеющихся данных по скоростям реакций тушения электронно-возбужденных молекул N2(A3S , B3Пg, C3Пu) и O(1D) атомов в топливно-воздушных смесях, а также влияния этих процессов на воспламенение горючих смесей. Результаты исследований опубликованы в ведущих международных журналах, докладывались на научных конференциях.

1. Будут получены экспериментальные данные по развитию наносекундного разряда в азоте и азоте с добавками кислорода при умеренных давлениях (5 - 50 Тор): радиальные профили интенсивности излучения 2+ системы азота, временная динамика приведенного электрического поля, E/N. 2. Будут получены экспериментальные данные по эволюции температуры газа в разряде и ближнем послесвечении (100 нс – 5 мкс) на основе анализа спектров излучения 2+ систе-мы азота, инициированных дополнительным диагностическим импульсом с контролируе-мым временем задержки. Сравнение данных 1-D моделирования с данными измерений позволит определить ключевые процессы, определяющих механизмы релаксации энергии электронного возбуждения атомов и молекул азота в нагрев газа. 3. Будут получены радиальные распределения температуры газа, величины E/N, концен-трации атомарного азота N(4S) и плотности электронно-возбужденных состояний N2(A3u+) в модулированном DC разряде в азоте при Р = 5 - 80 Тор. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными позволит определить механизмы ионизации и диссоциации молекул азота в данном разряде при высокой степени колебательного возбуждения N2. 4. Будет проведено 1-D моделирование импульсно-периодического барьерного разряда атмосферного давления в смесях азота с добавками кислорода и NO. Результаты расчетов будут сравниваться с данными измерений концентрации атомарного азота и динамикой свечения 2+ системы азота и NO(γ). Сравнение формы расчетных импульсов тока с дан-ными измерений позволит определить основные механизмы наработки заряженных час-тиц в паузе между разрядными импульсами – либо это реакции ассоциативной ионизации, либо эмиссия электронов с поверхности диэлектрика. Эти данные будут использованы для выработки рекомендаций по созданию пространственно однородных DBD разрядов.