Механизм формирования и свойства микросекундного разряда в гелии атмосферного давления

Настоящий проект будет реализован на основе имеющегося задела в области исследования наносекундных и микросекундных импульсных газовых разрядов, полученного коллективом авторов на протяжении более чем 15 лет с использованием современных экспериментальных и расчетно-теоретических методов исследования плазмы. Задачи проекта являются логическим продолжением исследований в области неравновесной газоразрядной плазмы, которые включают в себя усовершенствование и создание новых методов диагностики низкотемпературной плазмы, а также разработку физико-математических моделей развития импульсных разрядов и выполнение на их основе расчетного моделирования на суперкомпьютерах. Одним из важных вопросов в физике газоразрядной плазмы, и в тоже время мало изученным, является исследование начальных стадий развития импульсного разряда в условиях предварительной ионизации газа. Исследование пространственной структуры и механизмов формирования разряда. На сегодняшний день, практически нет исследований, в которых одновременно анализировался бы весь процесс формирования и перехода в контрагированное состояние как единого целого. Данный вопрос актуален в начальный момент зажигания разряда в сильном электрическом поле и имеет не только научный интерес, но и важен с практической точки зрения, так как в последнее время появилось множество новых направлений с применением неравновесной плазмы в результате развития импульсных микросекундных разрядов: плазменно-стимулированное горение, плазменная медицина, плазменная аэродинамика и т.д. Для решения указанных проблем в настоящем проекте планируется продолжить цикл исследований по изучению формирования плазменных структур в микросекундном разряде. Предлагается проведение экспериментов как в воздухе, так и в инертных газах в коротких межэлектродных промежутках и выявить основные закономерности формирования пространственной микроструктуры разряда. Кроме того, мы планируем более детально изучить влияние материала, геометрии и элементного состава электродов на формирование пространственной микроструктуры разряда. При этом, в качестве электродов наряду с металлами (железо, медь, алюминий, титан, вольфрам и т.д.) планируется использовать электроды, изготовленные из ВТСП материалов. Также представляет интерес изучение областей воздействие разряда на поверхность электрода. Для решения экспериментальной составляющей проекта планируется выполнить модернизацию экспериментального стенда с целью реализации комплекса методик, включающего скоростное и теневое фотографирование, интерференционную и спектроскопические методики, обладающих наносекундным временным и микрометровым пространственным разрешениями, для исследования импульсных разрядов. Также будет разработана физико-математическая модель и на ее основе выполнено численное моделирование микросекундного разряда в гелии. Результаты данных исследований позволят не только углубить понимание физики протекающих процессов, но и могут быть полезными с точки зрения более широкого практического внедрения инновационных плазменных технологий