Дослідження впливу геометрії коаксіальних електродів на характеристики тліючого розряду в азоті

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМайкут, Сергій Олексійович
dc.contributor.authorПавшук, Єгор Кирилович
dc.date.accessioned2024-01-24T15:47:43Z
dc.date.available2024-01-24T15:47:43Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність 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.uk
dc.description.abstractotherActuality of theme The relevance of this research lies in the necessity to understand and optimize gas discharge processes, particularly the glow discharge in nitrogen using a coaxial electrode system. This study is crucial for the development of new technologies, such as plasma light sources, material processing technologies, and other essential industrial processes. Investigating the influence of the geometry of coaxial electrodes on the characteristics of the glow discharge can lead to improvements in the efficiency and stability of such systems. The findings of this research may find practical applications in various fields, including lighting, technological processes, and electronics manufacturing. The application of computer models in the study of gas discharge processes is essential for the rapid and effective exploration of complex physical phenomena. This approach allows for virtual experiments and optimization of designs without the need for the physical creation of prototypes. Relationship of work with scientific programs, plans, themes «Technology of combined laser and pulsed plasma application of wear-resistant coatings for strengthening firearm barrels» – project No. 0121U111822, registration date: 06/27/2021 The object of research The glow discharge in nitrogen, normal and abnormal modes of the glow discharge in a coaxial electrode system. The research subject Changes in the characteristics of the plasma in the glow discharge in nitrogen in a coaxial electrode system at different pressures and system radii. Purpose of work The main objective of this scientific research is to study the influence of changes in the geometry of coaxial electrodes on the characteristics of the glow discharge in nitrogen. Specific goals include the analysis of the basic properties of the glow discharge, investigation of its behavior in nitrogen, study of the features of the coaxial electrode system, and the development and verification of a mathematical model for computer simulation. Research methods Methods of mathematical physics, mathematical modeling, and numerical calculations will be employed to investigate the glow discharge in a twodimensional model of the coaxial electrode system. Research tasks 1. Conduct a comprehensive study of the history of the discovery of gas discharges and the contributions of scientists to this process. Thoroughly investigate the physical processes in the plasma of gas discharges and provide an overview of moderntheoretical concepts. Study the mechanisms and conditions of the transition from nonself-sustained to self-sustained gas discharge. 2. Examine the main characteristics of the glow discharge. Investigate the behavior of the glow discharge in a nitrogen environment. Study the features and parameters of coaxial electrode systems used to create the glow discharge. Analyze scientific publications and research dedicated to the glow discharge. 3. Justify the choice of computer modeling as a tool for scientific research on gas discharge processes. Describe the software used for computer modeling of the glow discharge in a coaxial electrode system. Develop and describe the mathematical model used for computer modeling of the glow discharge in a coaxial electrode system. 4. Describe the model developed in COMSOL Multiphysics, specifying all input parameters and selected areas of study. Present and analyze the results of modeling. Formulate recommendations for the practical application of the obtained results and suggest possible directions for further scientific research in this field. Scientific novelty of the results This research significantly contributes to the understanding of gas discharge processes, particularly the glow discharge in a nitrogen environment using coaxial electrodes. The novelty lies in a comprehensive approach to studying the relationship between electrode geometry and key discharge characteristics, not previously presented in the literature. Major scientific achievements include a detailed analysis of the fundamental properties of the glow discharge under different pressures and electrode system radii. The development and verification of a mathematical model for computer simulation reveal new possibilities for predicting discharge behavior under various conditions. The practical significance of the results The research findings can be applied in the development of new electro-technical devices where the use of gas discharge is a key element. Optimizing electrode geometry will enhance the efficiency and stability of devices based on glow discharges. Additionally, the results can be applied to the development of new technologies in lighting, electronics, nitrogenation of inner surfaces of thin tubes, and other areas where the use of gas discharges in nitrogen is relevant. The practical significance of this research lies in the potential improvement of existing technologies and the introduction of new ones, contributing to the advancement of technological development.uk
dc.format.extent131 с.uk
dc.identifier.citationПавшук, 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.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/64032
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтліючий розрядuk
dc.subjectCOMSOL Multiphysicsuk
dc.subjectплазма розрядівuk
dc.subjectкомп’ютерне моделюванняuk
dc.subjectрозряд в азотіuk
dc.subjectкоаксіальна система електродівuk
dc.subjectциліндрична система електродівuk
dc.subjectcoaxial system of electrodesuk
dc.subjectglow dischargeuk
dc.subjectcylindrical system of electrodesuk
dc.subjectdischarge in nitrogenuk
dc.subjectcomputer modelinguk
dc.subjectplasma dischargesuk
dc.subject.udc533.9.07, 621.384.5uk
dc.titleДослідження впливу геометрії коаксіальних електродів на характеристики тліючого розряду в азотіuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Pavshuk_magistr.pdf
Розмір:
3.9 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЗФФТТ)
Магістерські роботи