Динамика электрического пробоя в газах повышенного давления в условиях высокой пространственной неоднородности электрического поля

Объектом исследования является газовый разряд высокого давления. Целью данной работы является выявление ключевых закономерностей электрического пробоя в газоразрядных промежутках. При построении теоретической модели использовался гидродинамический метод описания плазменных и газоразрядных явлений. Создана оригинальная физико–математическая модель газоразрядной плазмы, в рамках которой были проведены исследования слаботочных режимов горения разряда высокого давления с резко неоднородным распределением электрического поля. Модель позволяет рассчитать пространственно–временную динамику газоразрядной плазмы и самосогласованного электрического поля и выяснить ключевые закономерности различных режимов. Сформирована и протестирована оптимальная схема плазмохимических реакций для искусственного воздуха, которая позволяет адекватно описать пространственно–временную динамику разряда в воздухе в широком диапазоне давлений без включения в расчеты колебательно–вращательной кинетики молекулярных частиц. Проведен цикл теоретических исследований пространственно–временной эволюции коронного разряда в воздухе высокого давления. В этих исследованиях варьировалась пространственная геометрия задачи, что позволило оптимизировать работу реального разрядника высокого давления, работающего в режиме самопробоя. Показано, что подобные разрядники могут стабильно работать в ограниченном диапазоне скорости нарастания напряжения. При плавном росте напряжения на промежутке, обеспечиваемом малой балластной ёмкостью, формирование отрицательного коронного разряда проходит через четыре последовательные стадии: запаздывание пробоя, режим импульсов Тричела, переходная стадия и формирование стационарного тлеющего разряда. На основе плоской несимметричной модели разряда в электроотрицательных газах построена нестационарная теория инициирования и формирования тонкого плазменного филамента, растущего от изгиба плазменного канала в среде кислорода и хлора. Теоретически доказан стримерный механизм формирования длинных плазменных филаментов. Проведённые исследования дают теоретически обоснованные ответы на многие вопросы, возникающие в технической и экспериментальной практике данных разрядов (коммутационные характеристики разряда, плазмохимический состав, пространственная структура разряда). Полученные результаты могут быть полезны при разработке и усовершенствовании технических устройств на основе коронного разряда.