Теоретическое исследование продольной структуры тлеющих разрядов постоянного тока в атомарных и молекулярных газах

Проект направлен на проведение численного моделирования и теоретического исследования продольной структуры тлеющих разрядов постоянного тока в атомарных и молекулярных газах. Характерная слоистая картина свечения подобных разрядов низкого давления в протяженных трубках во многом определяется нелокальной ионизацией, производимой быстрыми электронами, ускоренными в поле катодного слоя. Возможность получения продольной структуры в ходе самосогласованного расчета представляет особый интерес, поскольку делает возможным, путем сопоставления с экспериментально наблюдаемой картиной свечения, получение надежной информации о целом ряде трудноопределимых параметров и свойств плазмы разряда. Некоторые кинетические и полукинетические методы численного моделирования тлеющих разрядов позволяют учесть нелокальной характер ионизации, однако отличаются существенной сложностью в численной реализации и громоздкостью расчетов. Кроме того, эффективность таких методов была продемонстрирована исключительно для случаев атомарных газов. В данном проекте для исследований разрядов как в атомарных, так и в молекулярных газах и смесях, будет использован ранее разработанный руководителем проекта метод моделирования тлеющих разрядов, с одной стороны позволяющий корректно воспроизводить продольные распределения основных параметров разряда, а с другой стороны являющийся эффективным и пригодным для проведения последовательного параметрического анализа. Особое внимание будет уделено балансу энергии электронов в прикатодных областях тлеющих разряда (отрицательное свечения, фарадеево темное пространство, переход к положительному столбу) с учетом релаксации супертермальных электронов, а также возбуждения колебательных и вращательных уровней молекул, что позволит получать надежные оценки температуры электронов в этих областях и, как следствие, их характерные размеры.