Электрофизические и тепловые свойства разряда с жидким (неметаллическим) анодом
Авторы: Бельгибаев Э.Р., Хафизов А.А., Каюмов Р.Р., Гайсин А.Ф.
Опубликовано в выпуске: #4(160)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-4-2438
Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы
Представлены результаты экспериментальных и численных исследований свойств электрического разряда, формируемого между металлическим катодом и жидким (неметаллическим) анодом при атмосферном давлении. Разряд зажигается путем погружения металлического катода (из алюминия марки АМЦ-40) в электролитический анод (3%-ный раствор NaCl в очищенной воде). Исследованы электрофизические параметры разряда, в том числе вольт-амперная характеристика, пульсации тока и напряжения разряда. Методом инфракрасной термографии определена температура поверхности электродов в зоне горения разряда. Представлены результаты численных расчетов эволюции электронной и ионной компонент с учетом происходящих между ними плазмохимических превращений. В качестве источников электронной компоненты рассматриваются процессы ионизации и отлипания, а в качестве ее стоков — прилипание электронов к нейтралам и электрон-ионную рекомбинацию.
EDN NTANTU
Литература
[1] Гайсин А.Ф., Кашапов Н.Ф. Исследование физических процессов в зоне газового разряда между жидкими электродами. ПМТФ, 2018, т. 59, № 4 (350), с. 19–22.
[2] Gaisin Al.F., Son E.E., Efimov A.V., Gil’mutdinov A.Kh., Kazhapov N.F. Spectral diagnostics of plasma discharge between a metal cathode and liquid anode. High Temperature, 2017, vol. 55, pp. 457–460.
[3] Kashapov N., Kashapov R., Kashapov L. Influence of the electrolytic cathode temperature on the self-sustaining mechanism of plasma-electrolyte discharge. Journal of Physics D: Applied Physics, 2018, vol. 51, paper 494003.
[4] Bruggeman P., Kushner M.J., Locke B.R. et al. Plasma–liquid interactions: a review and roadmap. Plasma Sources Sci. Technol, 2016, vol. 25, paper 053002.
[5] Акишев Ю.С., Грушин М.Е., Каральник В.Б., Монич А.Е., Панькин М.В., Трушкин Н.И., Холоденко В.П., Чугунов В.А., Жиркова Н.А., Ирхина И.А., Кобзев Е.Н. Создание неравновесной плазмы в гетерофазных средах газ-жидкость при атмосферном давлении и демонстрация ее возможностей для стерилизации. Физика плазмы, 2006, т. 32, № 12, с. 1142–1152.
[6] Баринов Ю.А., Школьник С.М. Разряд с жидким неметаллическим катодом (водопроводная вода) в потоке воздуха атмосферного давления. Журнал технической физики, 2016, т. 86, № 11, с. 155–158.
[7] Самитова Г.Т., Гайсин А.Ф., Мустафин Т.Б., Гайсин А.Ф., Сон Э.Е., Весельев Д.А., Гайсин Ф.М. Некоторые особенности многоканального разряда в трубке при атмосферном давлении. Теплофизика высоких температур, 2011, т. 49, № 5, с. 788–792.
[8] Сироткин Н.А., Титов В.А. Экспериментальное исследование нагрева жидкого катода и переноса его компонентов в газовую фазу под действием разряда постоянного тока. Прикладная физика, 2016, № 6, с. 25–31.
[9] Валиев Р.И., Хафизов А.А., Багаутдинова Л.Н., Гайсин Ф.М., Басыров Р.Ш., Гайсин Аз.Ф., Гайсин Ал.Ф., Желтухин В.С., Сон Э.Е. Электрические разряды переменного тока в газожидкостной среде раствора хлорида натрия при атмосферном давлении. Теплофизика высоких температур, 2021, т. 59, № 4, с. 634–637.
[10] Гайсин Ал.Ф., Гайсин Ф.М., Желтухин В.С., Сон Э.Е. Высокочастотный разряд со струйным электролитическим электродом. Физика плазмы, 2022, т. 48, № 1, с. 71–78.
[11] Гайсин Ал.Ф., Сон Э.Е., Петряков С.Ю. Высокочастотный емкостной разряд с проточными жидкими электродами при понижении давления. Физика плазмы, 2017, т. 43, № 7, с. 625–633.
[12] Аверин К.А., Лебедев Ю.А., Шахатов В.А. Некоторые результаты исследования СВЧ-разряда в жидких тяжелых углеводородах. Прикладная физика, 2016, № 2, с. 41–45.
[13] Гайсин А.Ф., Каюмов Р.Р., Купутдинова А.И., Марданов Р.Р. Плазменно-жидкостной рециклинг металлического порошка для 3D-печати. Физика и химия обработки материалов, 2023, № 1, с. 37–44.
[14] Гайсин А.Ф., Гильмутдинов А.Х. Электролитно-плазменная обработка изделия, изготовленного с применением аддитивной технологии. Физика и химия обработки материалов, 2020, № 2, с. 28–34.
[15] Гайсин А.Ф., Гильмутдинов А.Х., Мирханов Д.Н. Электролитно-плазменная обработка поверхности детали, изготовленной с применением аддитивной технологии. Металловедение и термическая обработка металлов, 2018, № 2 (752), с. 69–74.
[16] Петряков С.Ю., Мирханов Д.Н., Гайсин А.Ф., Басыров Р.Ш., Кашапов Н.Ф. Разряд постоянного тока между металлическим анодом и жидким неметаллическим катодом. ПМТФ, 2022. т. 63, № 5 (375), с. 20–32.
[17] Гайсин А.Ф., Гильмутдинов А.Х. Электролитно-плазменная обработка изделия, изготовленного с применением аддитивной технологии. Физика и химия обработки материалов, 2020, № 2, с. 28–34.