Кафедра електронних пристроїв та систем (ЕПС)
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд Кафедра електронних пристроїв та систем (ЕПС) за Ключові слова "537.525, 537.56"
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Довгомірна плазмова система малого діаметру з тліючим розрядом низького тиску(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Андрієнко, Ольга Володимирівна; Цибульский, Леонід ЮрійовичАндрієнко О.В. Довгомірна плазмова система малого діаметру з тліючим розрядом низького тиску. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії з галузі знань 17 Електроніка та телекомунікації за спеціальністю 171 Електроніка. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2025. Актуальність роботи. Розробка іонних технологій обробки матеріалів є перспективним напрямком у різних галузях. Зокрема, для обробки довгомірних виробів малого діаметру для медицини (створення протезів, медичних пристроїв), виробів оборонної промисловості (стволів вогнепальної зброї, системи СТЕЛС), виробів тонкої механіки. Великий потенціал для реалізації іонних технологій має тліючий розряд. Для проектування технологічного обладнання і розробки технологічних процесів потрібні знання про особливості і характеристики тліючого розряду, що може бути досягнуте за допомогою моделювання. Більшість робіт в цій галузі присвячено моделюванню тліючого розряду в плоско-паралельних системах, які не враховують складну топологію реальних довгомірних систем малого діаметру і особливості розряду в таких системах. Тому дана робота присвячена вирішенню задачі моделювання тліючого розряду в довгих трубках малого діаметру в умовах з відношенням довжини (L) до відстані між електродами (d) L>>d (при d в межах 3-20 мм, L - до 1 м) за тиску, що відповідає області мінімуму кривої Пашена, тобто для pd в межах 0,5-1,5 Па·м в середовищі аргону. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі електронних пристроїв та систем в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» в рамках наступних наукових проектів: - НДДКР Дослідження електродинамічних ефектів у пристроях вакуумної та плазмової електроніки технологічного призначення, номер др 0119U103973, терміни виконання 2019-2022 рр. - НДДКР Технологія комбінованого лазерного та імпульсноплазмового нанесення зносостійких покриттів для зміцнення стволів вогнепальної зброї, номер др 0121U111822, терміни виконання 2020-2022 рр. - НДДКР Дослідження та моделювання динамічних процесів в електронно-іонних системах, номер др 0124U002408, терміни виконання 2024- 2026 рр. Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка та апробація гідродинамічних фізико-топологічних моделей тліючого розряду низького тиску в перспективних пристроях іонної техніки.. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні основні наукові та практичні задачі: 1. Огляд та аналіз особливостей моделювання тліючого розряду; 2. Розробка гідродинамічної фізико-топологічної моделі тліючого розряду низького тиску в довгих трубках малого діаметру та апробація на пристроях іонної техніки; 3. Дослідження розподілу потоку газу в коаксіальній системі з подачею газу через перфорований внутрішній електрод; 4. Експериментальна перевірка та аналіз ефективності запропонованої моделі, надання рекомендацій з їх практичного використання. Об’єкт дослідження: тліючий розряд в довгих тонких металевих та діелектричних трубках. Предмет дослідження: фізико-топологічні моделі, для врахування електрофізичних процесів та параметрів розряду і конструктивних особливостей розрядних (іонних) пристроїв. Методи дослідження: бібліографічний аналіз науково-технічної літератури, а також інформаційних матеріалів в базах даних та в Інтернеті, методи математичної фізики, фізико-топологічного моделювання і чисельного розрахунку, електричні вимірювання вольт-амперної характеристики та зондові вимірювання для визначення параметрів плазми та рівномірності її горіння. Наукова новизна результатів, отриманих автором, полягає у наступному: 1. Вперше побудовано фізико-топологічну гідродинамічну модель довгомірної плазмової системи з тліючим розрядом в дрейфово-дифузному наближенні з урахуванням пружних зіткнень електронів та іонів з молекулами газу, іонізації атомів газу електронним ударом, генерації метастабільних частинок, вторинної іонно-електронної емісії з поверхні катода, рекомбінації заряджених частинок, процесів дифузії та дрейфу заряджених частинок, впливу просторового заряду на розподіл електричного поля та прилипання частинок на поверхні електродів дозволяє адекватно розрахувати параметри розряду і розрядної плазми (максимальна похибка розрахунків вторинної електронної емісії склала 14%, а для струму не перевищувала 4%) в довгомірних вузьких трубчастих електродних системах з відношенням довжини до відстані між електродами L>>d (при d в межах 3-20 мм, L - до 1 м) за тиску, що відповідає області мінімуму кривої Пашена, тобто для pd в межах 0,5-1,5 Па·м в середовищі аргону. 2. Вперше побудована модель газорозподілу у довгомірній плазмовій коаксіальній системі малого діаметру з перфорованим внутрішнім електродом у ламінарному режимі руху газових молекул (при діаметрі отворів суттєво більше ніж довжина вільного пробігу молекул газу) дозволяє визначити характеристики розподілу газу в газорозрядному проміжку, зокрема величину неоднорідності газового потоку зі швидкістю вхідного потоку порядку 100 м/с Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному: 1. Створена фізико-топологічна модель тліючого розряду забезпечує адекватні розрахунки параметрів розряду (напруги, струму, густини струму) та газорозрядної плазми (розподіл концентрації заряджених частинок в міжелектродному проміжку, потенціалу плазми, температури електронів) при різних розмірах та топології електродних систем полегшує проектування пристроїв для технологій іонної обробки в довгомірних вузьких трубчастих електродних системах з відношенням довжини до відстані між електродами L>>d (при d в межах 3-20 мм, L - до 1 м) за тиску, що відповідає області мінімуму кривої Пашена, тобто для pd в межах 0,5-1,5 Па·м в середовищі аргону, але система може застосовуватись для різних газів. 2. Результати моделювання та дослідження використані при розробці технології іонного обробки трубчастих металевих довгомірних виробів малого діаметру для обґрунтування режимів підтримання іонно-генеруючого тліючого розряду за електричним живленням і тиском робочого газу. Також моделювання дозволило обґрунтувати вибір діаметру внутрішнього електроду при заданому внутрішньому діаметрі зовнішнього електроду. 3. Розроблена модель двохелектродного пристрою у діелектричній оболонці з неоновим наповненням за допомогою якої був розроблений індикатор критичної напруженості електромагнітного поля. Пристрій успішно апробований для використання в мікрохвильовій печі. На основі даного пристрою може бути побудована плазмова система великої площини для використання в системах керування електромагнітним випромінюванням. 4. Розроблена модель газорозподілу дозволяє визначити режим протікання та розподіл тиску газу в міжелектродному проміжку коаксіальної системи при подачі газу через перфорований внутрішній електрод та показала суттєву неоднорідність тиску робочого газу при такому способі подачі газу в електродну систему.