Измерение концентрации электронов в окрестности сильной ударной волны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена серия зондовых измерений по определению концентрации электронов в газе перед фронтом сильной ударной волны с использованием двухдиафрагменной ударной трубы DDST-M (modified double-diaphragm shock tube) Института механики МГУ. Одновременно фиксировался световой поток из области ударно-нагретого газа, который позволил вычислить концентрацию электронов за ударной волной с помощью спектроскопического метода. Эксперименты выполнены в воздухе, кислороде и азоте при скоростях ударной волны от 8.3 до 11.3 км/с и начальном давлении в камере низкого давления 0.25 Торр. Получены зависимости концентрации электронов от скорости ударной волны и расстояния от точки наблюдения до ударной волны. Спектроскопические измерения позволили определить зависимость концентрации электронов от состава газовой среды. Полученные данные сравниваются с экспериментальными результатами других авторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. В. Козлов

Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

Г. Я. Герасимов

Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

В. Ю. Левашов

Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

Н. Г. Быкова

Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

И. Е. Забелинский

Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

М. А. Котов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук

Email: vyl69@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Суржиков С.Т. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 7. С. 48.
  2. Bykova N.G., Gochelashvily K.S., Karfidov D.M. et al. // Appl. Optics. 2017. V. 56. P. 2597.
  3. Голубков Г.В., Манжелий М.И., Берлин А.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. C. 86.
  4. Голубков Г.В., Берлин А.А., Дьяков Ю.А. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 10. C. 64.
  5. Ступоченко Е.В., Лосев С. А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965.
  6. Лохте-Хольтгревен В. Методы исследования плазмы. Л.: Наука, 1970.
  7. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Физматлит, 2008.
  8. Алексеев Б.В., Котельников В.А. Зондовый метод диагностики плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988.
  9. Демидов В.И., Колоколов Н.Б., Кудрявцев А.А. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1996.
  10. Горелов В.А., Кuльдюшова Л.А., Чернышев В.М. // Уч. записки ЦАГИ. 1977. Т. 8. № 6. С. 49.
  11. Fujita K., Sato S., Abe T., Matsuda A. AIAA Paper. 2002. № 2002-2765.
  12. Nomura S., Lemal A., Kawakami T., Fujita K. AIAA Paper. 2018. № 2018-0741.
  13. Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. М.: Наука, 1968.
  14. Власов П.А., Карасевич Ю.К., Панкратьева И.Л., Полянский В.А. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2008. Т. 6. № 1.
  15. Горелов В.А., Киреев А.Ю. // Там же. 2014. Т. 15. № 1.
  16. Cruden B.A. // J. Thermophys. Heat Transf. 2012. V. 26. P. 222.
  17. Котов М.А., Козлов П.В., Осипенко К.Ю., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю., Быкова Н.Г., Забелинский И.Е. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. С. 13.
  18. Забелинский И.Е., Козлов П.В., Акимов Ю.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 22.
  19. Hassouba M.A., Galaly A.R., Rashed U.M. // Plasma Phys. Rep. 2013. V. 39. P. 255.
  20. Nomura S., Kawakami T., Fujita K. // J. Thermophys. Heat Transf. 2021. V. 35. P. 518.
  21. Kozlov P.V., Surzhikov S.T. AIAA Paper. 2017. № 2017-0157.
  22. Heays A.N., Bosman A.D., van Dishoeck E.F. // A&A. 2017. V. 602. P. A105.
  23. Katsurayama H., Matsuda A., Abe T. AIAA Paper. 2007. № 2007-4552.
  24. Суржиков С.Т. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2022. Т. 23. № 4.
  25. Lemal A., Nomura S., Fujita K. Hypersonic Meteoroid Entry Physics. USA IOP Publ., 2019. P. 9–1.
  26. Omura M., Presley L.L. // AIAA J. 1969. V. 7. P. 2363.
  27. Gorelov V.A., Kildushova L.A., Kireev A.Yu. // AIAA Paper. 1994. № 1994-2051.
  28. Gigosos M.A., Gonzalez M.A., Cardenoso V. // Spectrochim. Acta Part B: Atom. Spectrosc. 2003. V. 58. P. 1489.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Эволюция напряжения на зонде Z перед ударной волной, движущейся в воздухе со скоростью VSW = 10.4 км/с при p₀ = 0.25 Торр. На вставке – схема взаимодействия УВ с зондом.

Скачать (61KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость температуры Tₑ электронов от расстояния до УВ в воздухе при p₀ = 0.25 Торр и VSW = 9.2 (1), 10.7 (2), 11.5 (3) и 12.3 км/с (4).

Скачать (69KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение вычисленной температуры электронов Tₑ перед УВ в воздухе при p₀ = 0.25 Торр и VSW = 11.5 (1) и 12.3 км/с (2) с данными измерений из работы [18] при p₀ = 0.23 Торр и VSW = 12.3 км/с (точки).

Скачать (57KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Измеренные концентрации nₑ перед УВ, распространяющейся по воздуху при p₀ = 0.25 Торр и VSW = 10.4 км/с (1) и их сравнение с данными СВЧ-измерений из работы [24] при p₀ = 0.2 Торр и VSW = 9.8 (2) и 10.8 км/с (3).

Скачать (64KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Измеренные концентрации nₑ перед УВ, распространяющейся по воздуху при p₀ = 0.25 Торр и VSW = 10.4 км/с (1) и их сравнение с данными измерений тройным зондом из работы [25] при p₀ = 0.2 Торр и VSW = 9.5 (2) и 11.3 км/с (3).

Скачать (66KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Интегральные по времени интенсивности излучения линии Hᵦ в кислороде (1) и азоте (2) при p₀ = 0.25 Торр и VSW = 10 км/с.

Скачать (74KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Измеренные с помощью спектроскопического метода концентрации электронов nₑ в ударно-нагретом воздухе (1), кислороде (2) и азоте (3), а также данные из работы [14] для воздуха (4). Линия – результаты равновесного расчета [14].

Скачать (91KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024