Ускорение - плазма
Cтраница 3
Однако нужно отметить, что при повышенных давлениях газа индукционный разряд тоже контрагируется за счет действия электромагнитных сил на канал разряда. Аксиальное ускорение плазмы в основном определяется взаимодействием с полем индуктора. [31]
Наряду с процессами стационарного характера, в которых электродинамические силы уравновешиваются давлением плазмы, возможны также процессы динамического типа, основной чертой которых является ускоренное движение плазмы. В наиболее непосредственной форме ускорение плазмы происходит в устройствах, которые называются плазменными инжекторами. [32]
В рамках первого подхода ускорение плазмы обусловлено перепадом полного ( ионного и электронного) давления р /, ре и действием силы Ампера FA ( см. Ампера закон), возникающей при взаимодействии токов, текущих в плазме с магн. [34]
Заметим, что хотя для большей наглядности изложение в параграфе велось применительно к системе одномерных уравнений магнитной гидродинамики, описанная методика расчета фазового перехода без труда переносится и на другие задачи, в том числе и многомерные. Эта методика была использована для численного моделирования процесса электромагнитного ускорения плазмы в эрозионном ускорителе н показала свою высокую эффек-тивпость. [35]
В / / /), так что нелинейность в члене, ответственном за ускорение, отбрасывается, а член диссипации в правой части уравнения ( при К 0) является линейным. Начиная с некоторого исходного состояния покоя ( Во), общий дисбаланс сил приводит к ускорению плазмы, однако в конечном счете поток замедляется под действием диссипации. Происходит релаксация в равновесное состояние ( В), которое не обязательно является единственным, а может представлять собой седловую точку или минимум. Во время эволюции магнитное поле вморожено в жидкость, поэтому топология магнитного поля сохраняется в том смысле, что магнитные силовые линии не могут пересекаться или пересоединяться и, таким образом, сохраняются все узлы и связи. Следовательно, поле проходит через серию топологически одинаковых состояний, но, вообще говоря, конечное состояние может содержать сингулярности. Топологически оно достижимо из состояния BQ в том смысле, что BQ может преобразоваться в В за счет конвекции в плавном несжимаемом потоке с конечной диссипацией. [36]
Медленное пересоединение ( R e Ме Rme) - Если скорость пересоединения ( Ме) превышает Я, то адвективный член v x В в уравнении Ома становится существенным. Плазма вне токового слоя эффективно вморожена в поле: размыкание и пересоединение силовых линий происходит только внутри токового слоя, где инерция становится существенной при ускорении плазмы до альфвеновских скоростей. В такой модели токового слоя скорость диффузии равна rj / l, а не rj / Le и, следовательно, скорость пересоединения в Le / l раз больше скорости простой диффузии. Как будет показано в § 4.2, скорость пересоединения в такой модели составляет Ме Rme Хотя эта скорость значительно больше, чем Ме R e, она все же слишком мала для объяснения выделения энергии во многих динамических астрофизических процессах, таких, как вспышки. [37]
Наибольшие трудности представляет численное моделирование магнитного поршня ввиду сложной структуры токов и полей в этой области. Оно должно включать рассмотрение обеих стадий формирования магнитного поршня, сравнительно короткого пробоя газа и образования разрядной плазмы, когда в ней имеется сильное электрическое поле и заряженные частицы дрейфуют в скрещенных полях, и следующего за ней периода гидродинамического ускорения плазмы под действием сил магнитного давления. Эти стадии существенно различаются. Во-первых, им свойственны разные временнь те масштабы, первая из них протекает, по крайней мере, на порядок быстрее второй. Во-вторых, определяющие их протекание физические процессы настолько различны, что для их описания необходимы разные подходы: на начальных этапах развития пробоя плазму следует описывать кинетическими уравнениями; наступающее на стадии развитого пробоя вовлечение в движение нейтралов может быть учтено в рамках трехжидкостной гидродинамики; тогда как движение сильно ионизованной плазмы описывается двухжидкостными уравнениями. Расчет стадии пробоя газа должен определить формирующиеся к концу этой стадии профили переменных течения, играющие роль начальных условий для двухжидкостных уравнений, описывающих последующее движение плазмы. До тех пор, пока это не удается сделать, постановка задачи численного моделирования течений с ионизующими ударными волнами неизбежно содержит некоторый элемент произвола. Последнее несущественно только в том случае, если мы интересуемся не картиной течения в целом, а только эволюцией магнитной структуры ионизующей ударной волны к ее асимптотическому стационарному виду. Тогда допустимо изменить начальные и граничные условия, считая, что роль магнитного поршня сводится к созданию повышенного давления, необходимого для поддержания постоянной скорости ударной волны. [38]
 |
Зависимость эффективного сечения синтеза Со кинетической энергии Е для различных реакций синтеза. [39] |
При температурах, необходимых для термоядерного синтеза ( миллионы-градусов), газ не является газом в обычном смысле этого слова. Он представляет собой полностью ионизированную плазму. Молекулярные связи разрушены, все электроны удалены из атома, а полученная в результате плазма может менять форму под действием электрического и магнитного полей. Ускорения плазмы, изменения в направлении или скорости вызовут излучение - ультрафиолетовое или рентгеновское. Движение самой плазмы создает магнитные поля, как бывает при движении любой заряженной частицы, которые могут взаимодействовать с плазмой и вызывать часто нежелательные явления. [40]
Электрические двигатели являются в настоящее время наиболее перспективными для осуществления длительных полетов в пределах Солнечной системы. Они могут применяться для корректировки орбиты спутников Земли и в ряде других случаев. Среди электрических двигателей на первое место могут быть поставлены плазменные двигатели, в которых реактивная тяга создается потоком плазмы. Энергия сообщается плазме нагреванием ( за счет джоу-лева нагрева плазмы протекающим через нее током) или ускорением плазмы магнитным полем. Магнитное поле в плазменных магни-тогидродинамических двигателях ( МГД) не только служит для ускорения плазмы, но и предотвращает ее соприкосновение со стенками камеры и выходного сопла. Так как длительное удержание плазмы магнитным полем осуществить трудно, то плазменные двигатели работают в импульсном режиме. [41]
Укорочению импульса разрежения ( рис. 3.34) до та1 - 10 пс может препятствовать диффузия неравновесных носителей. Действительно, из-за экранировки электрон-фононного взаимодействия тр 6 пс ( Si), поэтому то 25 пс. Однако это заключение нельзя считать бесспорным, так как существуют экспериментальные наблюдения [100], указывающие на удержание плазмы вблизи поверхности полупроводника в потенциальной яме, возникающей при нагреве приповерхностной области. В целом вопрос о характере движения фотовозбужденной электронно-дырочной плазмы в настоящее время является открытым; существуют эксперименты [101, 102], указывающие на ее сверхзвуковое ( с дрейфовыми скоростями 1д до 107 - 108 см / с) гидродинамическое расширение, наряду с экспериментами [103], в которых не удалось реализовать ускорение плазмы до скоростей, превышающих скорость медленной поперечной акустической моды. Ответ на этот вопрос могут дать и акустооптические эксперименты. Например, если в условиях вышепроведенного расчета реализуется дрейфовое расширение плазмы в течение времени тя-ти, то акустический сигнал на детектор должен прийти на время Атидти / са-1 - 10 не раньше, чем в отсутствие ее сверхзвукового движения. Если же переход плазмой звукового барьера не реализуется, то ее движение ни при каких условиях не уширяет акустические импульсы. [42]
Так что уменьшение поступления энергии не обязательно означает переход от фазы развития в последующую фазу восстановления С. Вблизи нейтрального слоя хвоста развивается бесстолкновит. Неустойчивости плазмы), к-рая приводит к возникновению на геоцентрич. Начало этой фазы характеризуется бурными процессами ускорения плазмы во внеш. Земли сопровождается уярчением дуг полярных сияний, образованием авроральной выпуклости ( области с активными полярными сияниями) и ее расширением к полюсу, формированием движущегося к западу изгиба полярного сияния и интенсивной авроральной западной электроструи, появлением пульсаций геомагн. Токи втекают в ионосферу в утреннем секторе и вытекают в вечернем. Суммарная интенсивность токов в хвосте уменьшается, и конфигурация магн. Земле) части хвоста приближается к дипольной. В дальней части хвоста в результате пересоединения вытянутые в хвост линии разрываются, образуя замкнутые петли. Весь этот район плазменного слоя перестает быть связанным магн. Землей и может свободно удаляться от нее под влиянием градиента плазменного давления. Отделившаяся от Земли и движущаяся в хвост часть плазменного слоя, пронизанная замкнутыми петлями магн. [43]
Электрические двигатели являются в настоящее время наиболее перспективными для осуществления длительных полетов в пределах Солнечной системы. Они могут применяться для корректировки орбиты спутников Земли и в ряде других случаев. Среди электрических двигателей на первое место могут быть поставлены плазменные двигатели, в которых реактивная тяга создается потоком плазмы. Энергия сообщается плазме нагреванием ( за счет джоу-лева нагрева плазмы протекающим через нее током) или ускорением плазмы магнитным полем. Магнитное поле в плазменных магни-тогидродинамических двигателях ( МГД) не только служит для ускорения плазмы, но и предотвращает ее соприкосновение со стенками камеры и выходного сопла. Так как длительное удержание плазмы магнитным полем осуществить трудно, то плазменные двигатели работают в импульсном режиме. [44]
 |
Кондукционный. электромагнитный насос. [45] |
Страницы: 1 2 3 4