Россия
УДК 681.2.08 Методы измерения. Детали и конструкция измерительных приборов
Цель: Объекты транспортной инфраструктуры включают в себя многочисленные технические устройства, содержащие излучающую плазму. К их числу относятся источники видимого и спектрального излучения, коммутационные аппараты на тяговых подстанциях, высокотемпературные теплообменники и камеры сгорания. При экспериментальном исследовании таких устройств проводят измерения мощности и спектрального состава излучения, испускаемого плазмой. Для этого, как правило, используют фотодиоды небольших размеров, устанавливаемые на некотором расстоянии от плазменного образования. Цель настоящей работы состоит в установлении связи между мощностью излучения плазмы и величиной потока излучения, падающего на рабочую поверхность фотодиода. Методы: Для решения поставленной задачи в работе используется метод прямого интегрирования уравнения переноса излучения в предположении однородной структуры плазмы, но в отсутствии предположения о наличии локального термодинамического равновесия. Рассматриваются случаи отражающих и поглощающих поверхностей, ограничивающих плазму. Результаты: Найдены явные выражения для потока излучения, выходящего с поверхности плазменного образования, и потока, падающего на поверхность фотодиода. Численно исследована зависимость отношения величин этих потоков излучения от геометрических размеров и оптической толщины плазмы. Для случая отражающих поверхностей, ограничивающих плазму, найдено простое асимптотическое выражение для величины отношения потоков и определена область его применимости. Практическая значимость: Соотношения, устанавливающие связь между мощностью излучения плазмы и величиной мощности потока излучения, падающего на рабочую поверхность фотодиода, позволяют решить основную задачу экспериментального исследования плазменных образований — восстановления характеристик плазмы по результатам измерения фототока. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при экспериментальном исследовании технических устройств, содержащих излучающую плазму.
Измерение потока излучения, излучающая плазма, уравнение переноса излучения
1. Райзер Ю. П. Физика газового разряда / Ю. П. Райзер. - Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. - 736 с.
2. Lapshin V. F. Eco-friendly sun lamp for railway facilities / V. F. Lapshin // J. Phys.: Conf. Ser. - 2021. - Vol. 2131(4). - P. 042092.
3. Zabello K. K. Anode Surface State and Anode Temperature Distribution after Current Zero for Different AMF-Contact Systems / K. K. Zabello, I. N. Poluyanova, A. A. Logachev et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2019. - Vol. 47. - № 8(1). - Pp. 3563-3571.
4. Logachev A. A. Cathode Surface State and Cathode Temperature Distribution after Current Zero of Different AMF-Contacts / A. A. Logachev, I. N. Poluyanova, K. K. Zabello et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2019. - Vol. 47. - № 8(1). - Pp. 3516-3524.
5. Wang L. J. Simulation results of influence of constricted arc column on anode deformation and melting pool swirl in vacuum arcs with AMF contacts / L. J. Wang, X. Zhang, X. Huang et al. // Phys. Plasmas. - 2017. - Vol. 24(11). - Р. 113511
6. Li T. Simulation of Electric Arc Characteristics Based on MATLAB/Simulink / T. Li, H. Li // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. - 2018. - Vol. 452(4). - Р. 042080.
7. Litvinovа V. V. Stochastic model of thermal processes in the contact network at arc discharges occurring at high speeds of movement / V. V. Litvinova, V. I. Moiseev, E. V. Runev // CEUR Workshop Proceedings. - 2020. - Vol. 2803. - Pp. 84-91.
8. Poluyanova I. N. Measurements of Thermal Radiation Brightness of Anode Surface After Current Zero for a Range of Current Levels / I. N. Poluyanova, K. K. Zabello, A. A. Logatchev et al. // IEEE Trans. Plasma Sci. - 2017. - Vol. 45. - № 8(2). - Pp. 2119-2125.
9. Баринов Ю. А. Мощность излучения сильноточной вакуумной дуги, стабилизированной аксиальным магнитным полем, в видимой и ультрафиолетовой областях спектра / Ю. А. Баринов, К. К. Забелло, А. А. Логачев и др. // Письма в ЖТФ. - 2021. - Т. 47. - Вып.3. - С. 18-20
10. Lapshin V. F. Radiative heat transfer in plasma of pulsed high pressure caesium discharge / V. F. Lapshin // J. Phys.: Conf. Ser. - 2016. - Vol. 669. - P. 012035.
11. Зельдович Я. Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений / Я. Б. Зельдович, Ю. П. Райзер. - М.: Физматлит, 2008. - 656 с.
12. Abaszadeh M. Analysis of radiative heat transfer in two-dimensional irregular geometries by developed immersed boundary-lattice Boltzmann method / M. Abaszadeh, A. Safavinejad, A.A. Delouei et al. // JQSRT. - 2022. - Vol. 280. - P. 108086.
13. Baksht F. G. Modeling of the Plasma Waveguide on the Basis of the Pulse-Periodic High-Pressure Cesium Discharge / F.G. Baksht, V.F. Lapshin // Plasma Phys. Rep. - 2020. - Vol. 46. - Pp. 846-849.
14. Loginov A. V. Radiative Constants in the W VII Ion Spectrum / A. V. Loginov, V. I. Nikitchenko // Optics and Spectroscopy. - 2020. - Vol. 128(8). - Pp. 1078-1081.
