Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Электрогазодинамическая модель линейного атмосферного разряда

Опубликовано: 05.03.2013

Авторы: Пустовойт В.И., Аникьев А.А.

Опубликовано в выпуске: #1(13)/2013

DOI: 10.18698/2308-6033-2013-1-515

Раздел: Приборостроение | Рубрика: Оптотехника

Рассмотрен газодинамический подход к описанию процессов, приводящих к образованию лидера - локальной области значительной пространственной неоднородности концентрации заряда и, как следствие, сильного электрического поля, инициирующего пробой атмосферного газа. Найдено решение системы нелинейных уравнений гидродинамики слабоионизованного газа в одномерном случае и получены распределения концентрации частиц и электрического поля в потоке газа. Начальные условия задачи в значительной степени определяют режимы развития неустойчивости исходного распределения концентрации заряженных частиц и исследованы области изменения параметров, при которых нарастание электрического поля приводит к возникновению линий разрыва, аналогичных ударным волнам в газах, но имеющим электрическую природу компрессии. Получены численные решения системы уравнений без каких-либо приближений, использованных ранее. Показано, что в гидродинамическом потоке происходит значительное нарастание электрического поля и неоднородности распределения концентрации, однако поле остается конечным в принятых пространственно-временных масштабах грозового облака.


Литература
[1] Rakov V.A., Uman M.A. Lightning physics and effects. Cambridge University Press, 2003. 465 p.
[2] MacGorman D.R., Rust W.D. The Electrical Nature of Storms, New York: Oxford Univ. Press, 1998. 432 p.
[3] Mende S.B. Chang Y.S., Chen A.B. et al., in Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges, ed. By M. Fullekrug, E.A. Mareev, M.J. Rycroft (Springer, Berlin, 2006)
[4] Базелян Э.П., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М., Физматлит, 2001. 320 с.
[5] Raizer Y.P., Gas Discharge Physics, Springer, New York, 1991. 432 p.
[6] Гуревич А.В., Зыбин К.П. Пробой на убегающих электронах и электрические разряды во время грозы // УФН. 2001. Т. 171. № 11. С. 1177—1199
[7] Гуревич А.В. Нелинейные явления в ионосфере // УФН. 2007. T. 177. № 11. C. 1145—1177
[8] Пустовойт В.И. Об автомодельных решениях уравнений гидродинамики заряженной среды и проблема возникновения молний // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. Сер. Приборостроение. Спец. вып. Современные проблемы оптотехники. С. 16—31
[9] Brown K.A., Krehbiel P.R., Moore C.B., Sargent G.N. Electrical screening layers around charged clouds // J. Geophys. Res. 1971. Vol. 76. P. 2825—2835
[10] Global distributions and occurrence rates of transient luminous events / A.B. Chen, et al. // J. Geophys. Res. 2008. 113 p.
[11] Meteorological aspects of elves and jets / A.B. Chen et al. // Eos Trans. AGU, 2008. Vol. 89(53), AE13A-0303
[12] A comparative study of the initial sequence of lightning in a small Florida thunderstorm / P.R. Krehbiel, R.Tenni, M. Brook et al.// In Proceedings of the Seventh International Conference on Atmospheric Elecricity, 1984. P. 279—285
[13] Upward electrical discharges from thunderstorms / P. R. Krehbiel, J. A. Riousset, V. P. Pasko et al. Nat. Geosci. 2008. 1(4). P. 233—237
[14] Three-dimensional fractal modeling of intracloud lightning discharge in a New Mexico thunderstorm and comparison with lightning mapping observations / J.A. Riousset, V.P. Pasko, P.R. Krehbiel, R.J. Thomas et al. // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. P. 15203
[15] Uman M.A. The Lightning Discharge, unabridged ed. Dover, Mineola, N. Y.: 2001. 377 p.
[16] Marshall T.C., McCarthy M. P., Rust W.D. Electric field magnitudes and lightning initiation in thunderstorms // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100 (7), P. 97—104
[17] Mazur V., Ruhnke L. H. Model of electric charges in thunderstorms and associated lightning // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103(23). P. 299—308