Дослідження впливу геометрії коаксіальних електродів на характеристики тліючого розряду в азоті
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми Актуальність даного дослідження полягає в необхідності
розуміння та оптимізації газорозрядних процесів, зокрема тліючого розряду в
азоті з використанням коаксіальної системи електродів у вузьких трубках. Це
дослідження має велике значення для розвитку нових технологій, таких як
плазмові джерела світла, технології обробки матеріалів, та інших важливих
виробничих процесів.
Вивчення впливу геометрії коаксіальних електродів на характеристики тліючого
розряду може призвести до вдосконалення ефективності та стабільності таких
систем. Результати цього дослідження можуть мати практичне застосування в
різних галузях, включаючи освітлення, технологічні процеси, та виробництво
електроніки.
Застосування комп'ютерних моделей у дослідженнях газорозрядних процесів
важливо для швидкого та ефективного вивчення складних фізичних явищ. Цей
підхід дозволяє здійснювати віртуальні експерименти та оптимізувати проекти
без необхідності фізичного створення прототипів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами
«Технологія комбінованого лазерного та імпульсно плазмового нанесення
зносостійких покриттів для зміцнення стволів вогнепальної зброї» – д/р №
0121U111822, дата реєстрації: 27-06-2021
Об’єкт дослідження тліючий розряд в азоті, нормальний та аномальний
режими тліючого розряду в коаксіальній системі електродів.
Предмет дослідження зміни характеристик плазми тліючого розряду в азоті в
коаксіальній системі електродів при різних тисках і радіусах системи.
Мета роботи Основною метою даної науково-дослідної роботи є вивчення
впливу зміни геометрії коаксіальних електродів на характеристики та поведінку
тліючого розряду в азотному середовищі. Конкретні цілі включають аналіз
основних властивостей тліючого розряду, дослідження його поведінки в азоті,
вивчення особливостей коаксіальної системи електродів, а також розробку та
верифікацію математичної моделі для комп'ютерного моделювання.
Методи дослідження методи математичної фізики, математичне
моделювання і чисельний розрахунок для дослідження тліючого розряду у
двомірній моделі коаксіальної системи електродів.
Задачі дослідження
1. Провести хронологічне вивчення історії відкриття газових розрядів та внеску
вчених у цей процес. Ознайомитися з фізичними процесами в плазмі газовихрозрядів і провести огляд сучасних теоретичних концепцій. Вивчити механізми
та умови переходу від несамостійного до самостійного газового розряду.
2. Вивчити основні характеристики тліючого розряду. Дослідити поведінку
тліючого розряду в азотному середовищі у тонких трубках. Вивчити особливості
та параметри коаксіальних систем електродів, які використовуються для
створення тліючого розряду. Здійснити аналіз наукових публікацій та
досліджень, присвячених тліючому розряду.
3. Обґрунтувати вибір комп’ютерного моделювання як інструменту для
наукових досліджень газорозрядних процесів. Описати використане програмне
забезпечення для комп’ютерного моделювання тліючого розряду в коаксіальній
системі електродів. Описати математичну модель, яка використовується для
комп’ютерного моделювання тліючого розряду в коаксіальній системі
електродів.
4. Описати розроблену модель у середовищі COMSOL Multiphysics, вказавши всі
вхідні параметри та вибрані області дослідження. Представити та проаналізувати
отримані результати моделювання. Сформулювати рекомендації для можливого
застосування отриманих результатів на практиці та вказати можливі напрямки
для подальших наукових досліджень у даній області.
Наукова новизна одержаних результатів Дане дослідження вносить суттєвий
внесок у розуміння газорозрядних процесів, зокрема тліючого розряду в
азотному середовищі з використанням коаксіальних електродів. Новизною є
комплексний підхід до вивчення взаємозв'язку між геометрією електродів та
ключовими характеристиками розряду, що раніше не було представлено в
літературі. Основними науковими досягненнями є детальний аналіз основних
властивостей тліючого розряду при різних тисках і радіусах системи елктродів.
Розробка та верифікація математичної моделі для комп'ютерного моделювання
розкриває нові можливості для прогнозування поведінки розряду за різних умов.
Практичне значення одержаних результатів Результати дослідження
можуть бути використані в розробці нових електротехнічних пристроїв, де
використання газового розряду є ключовим елементом. Оптимізація геометрії
електродів дозволить підвищити ефективність та стабільність роботи пристроїв,
що базуються на тліючих розрядах. Крім того, отримані результати можуть бути
використані для розробки нових технологій в галузі освітлення, електроніки,
азотування внутрішніх поверхонь тонких трубок та інших сфер, де використання
газових розрядів в азоті є актуальним. Практична значимість цих досліджень
полягає в можливості вдосконалення існуючих технологій та впровадженні
нових, що сприятиме підвищенню рівня технологічного розвитку.
Опис
Ключові слова
тліючий розряд, COMSOL Multiphysics, плазма розрядів, комп’ютерне моделювання, розряд в азоті, коаксіальна система електродів, циліндрична система електродів, coaxial system of electrodes, glow discharge, cylindrical system of electrodes, discharge in nitrogen, computer modeling, plasma discharges
Бібліографічний опис
Павшук, Є. К. Дослідження впливу геометрії коаксіальних електродів на характеристики тліючого розряду в азоті : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Павшук Єгор Кирилович. – Київ, 2024. – 131 с.