Ухжидкостной гидродинамики исследуются нестационарные течения плазмы в коаксиальном канале стационарного плазменного двигателя (спд) в поперечном магнитном поле

Вид материала

Документы

Подобный материал:

• Московский инженерно физический институт, 122.63kb.
• Xxxix международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 6 10 февраля, 24.43kb.
• А. Г. Русских, А. В. Шишлов Институт Сильноточной Электроники со ран, Томск, Россия, 19.1kb.
• Xxxvi международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 9 13 февраля, 18.05kb.
• Xxxix международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 6 10 февраля, 17.32kb.
• Закономерности теплообмена и диагностика загрязнений термоанемометрической нити, 95.5kb.
• Применение piv для изучения гидродинамики течения при воздействии электрического поля, 12.29kb.
• Школа современной астрофизики, Пущино, 7-9 и 13-14 (или 10-11) июля 2008, 31.32kb.
• Мя весьма актуальной для яэу с тяжелыми теплоносителями является проблема предотвращения, 22.8kb.
• Xxxviii международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 14 18 февраля, 21.37kb.

К.Е. НИКОЛАЕВ, В.В. САВЕЛЬЕВ¹

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

¹Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Москва


ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУМЕРНЫХ

НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕЧЕНИЙ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ

ПЛАЗМЫ В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ


В рамках двухжидкостной гидродинамики исследуются нестационарные течения плазмы в коаксиальном канале стационарного плазменного двигателя (СПД) в поперечном магнитном поле. Предполагается квазинейтральность плазмы, потенциальность электрического поля и нулевая масса электрона. В одномерном случае численно и аналитически найдены стационарные решения. Представлены результаты численного исследования устойчивости одномерных стационаров относительно двумерных нестационарных возмущений.


Течение плазмы в СПД можно считать двумерным в предположении его слабой зависимости от радиальной координаты. Задача рассматривается в декартовой системе координат – канал расположен вдоль оси , изменению азимутального угла соответствует изменение .

В предположении потенциальности электрического поля и без учета процессов столкновений и рекомбинации частиц динамику двухкомпонентной квазинейтральной плазмы можно описать следующей системой уравнений [1]:





₍₁₎



где – концентрация частиц, – масса иона, – компоненты скорости ионов, – компоненты электрического поля, – потенциал, – пристеночная проводимость, – заданное магнитное поле.

Система (1) в совокупности с начальными и граничными условиями на концентрацию, скорость и потенциал определяет математическую модель задачи. Исследование системы на устойчивость методом малых возмущений стационарного решения выявило ее неэволюционный характер.

Численно, а при аналитически, получены одномерные стационары системы (1). Они брались в качестве начальных данных в двумерной модели. На границах задавались возмущенные значения концентрации, скорости и потенциала. Для численного решения первых трех уравнений системы использовалась разностная схема, предложенная в [2]. Численная реализация уравнения для потенциала проводилась с помощью итерационного метода продольно-поперечной прогонки [3]. В рассчитываемом диапазоне параметров течение плазмы оказалось устойчивым.

График скорости ионов в стационаре изображен на рис. 1. Пример линий уровня концентрации в двумерной модели представлен на рис. 2.


Список литературы

1. Свешников А.Г., Якунин С.А. Математическое моделирование нестационарных процессов в плазмооптических системах, Вычислительная математика и математическая физика, 1983, т. 23, № 5. С. 1141 – 1157.
   
2. Smolarkiewicz Piotr K. A fully multidimensional positive definite advection transport algorithm with small implicit diffusion, J. Comp. Phys., v. 54, 1984. Р. 325 – 362.
   
3. Федоренко Р.П. Введение в вычислительную физику. M.: МФТИ, 1994.