НАНОСЕКУНДНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ БАРЬЕРНЫЙ РАЗРЯД В ВОЗДУХЕ: ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ

Abstract

Выполнено численное моделирование поверхностного барьерного разряда (ПБР) в атмосферном воздухе в случае его возбуждения импульсом напряжения длительностью 30-50 нс. Поверхностный барьерный разряд, возбуждаемый импульсом напряжения такой длительности, является предпочтительным объектом исследования для выяснения физики происходящих в разряде процессов, поскольку протекает в форме единичных импульсов с известными начальными условиями, обеспечивающими надежную интерпретацию полученных результатов в сравнении с экспериментальными данными. Полученные результаты по генерации импульсов разряда на переднем и заднем фронте импульса напряжения и по форме тока разряда хорошо совпадают с результатами эксперимента. Пространственная структура разряда на переднем и заднем фронте импульса напряжения сильно отличается. Проанализированы причины такого различия и получена аналитическая оценка длины и высоты зоны разряда при различной полярности высоковольтного электрода. Численно промоделированы и аналитически оценены распределения по длине разряда мощности энерговклада и накопления активных радикалов, прежде всего атомарного кислорода, необходимые для оценки возможности ускорения зажигания топливных смесей с помощью ПБР. Предложенные аналитические оценки показывают функциональные зависимости параметров разряда от приложенного напряжения, толщины диэлектрика и значения его диэлектрической проницаемости.