Numerical Simulation of Unsteady Cold Plasma Streams of Dielectric Barrier Discharge in Air (original) (raw)
Related papers
Numerical simulation of unsteady flows of cold plasma during plasma actuator operation
Космічна наука і технологія, 2021
ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НЕСТАЦІОНАРНИХ ПОТОКІВ ХОЛОДНОЇ ПЛАЗМИ ПРИ РОБОТІ ПЛАЗМОВОГО АКТУАТОРА В роботі розглядається чисельне моделювання нестаціонарних потоків холодної плазми. Низькотемпературна нерівноважна ідеальна плазма формується при взаємодії плазмового актуатора з повітряним середовищем. Для опису поведінки низькотемпературної плазми розроблено математичну модель, яка базується на нестаціонарних рівняннях, що описують динаміку заряджених частинок, і рівняннях електродинаміки плазми. В роботі розглядається 14 видів частинок: метастабільні і збуджені атоми азоту і кисню, позитивні і негативні іони, електрони і атомарний кисень. Розглянуто об'ємні та поверхневі хімічні реакції, котрі описують процеси у бар'єрному розряді, що протікають над поверхнею діелектрика. Для нестаціонарних рівнянь динаміки плазми розроблено неявний чисельний алгоритм з підітераціями за псевдочасом, який базується на скінченно-об'ємному підході. Рівняння для електростатичного потенціалу з джерельними членами розв'язувались за допомогою методу мінімізації узагальненої нев'язки з неповним LU-передзумовлюванням. В нестаціонарних рівняннях для щільності частинок плазми апроксимація дрейфових похідних здійснювалася за допомогою схеми TVD з функцією-обмежувачем MinMod. Похідні в рівнянні для електричного потенціалу розраховувалися за допомогою скінченнооб'ємних співвідношень з урахуванням протипотокової апроксимації значень концентрації заряджених частинок плазми. Отримано чисельні результати зародження, розвитку та руйнування стримера при діелектричному бар'єрному розряді. Проаналізовано нестаціонарні характеристики плазми в області над діелектричною поверхнею, включаючи розподіл щільності частинок, електричного потенціалу та складових сили Лоренца. Результати чисельного моделювання нестаціонарних потоків низькотемпературної плазми добре узгоджуються з наявними експериментальними даними.
Plasma dynamic simulation in microsecond plasma opening switch (in Russian, draft)
Matematicheskoe momelirovanie (Mathematical modelling), 2011
The problem of plasma motion in Plasma Opening Switch with the stabilized magnetic field has been investigated. The main features of the difference scheme for solving magnetic field evolution equations taking into account the thermal forces was described. The effectiveness of calculation on the small cluster in MIPT and “personal cluster” based on Istanbul processor are com-pares. The results of the plasma dynamics in the Plasma Opening Switch calculation were de-scribed. The numerical data was obtained by the MIPT-60 cluster.
THERMOS: Simulation of non-stationary neon plasma
Keldysh Institute Preprints, 2020
О р д е н а Л е н и н а ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ имени М.В.Келдыша Р о с с и й с к о й а к а д е м и и н а у к Д.А. Ким, И.Ю. Вичев, А.Д. Соломянная, А.С. Грушин THERMOS: моделирование нестационарной плазмы неона Москва-2020 Ким Д.А., Вичев И.Ю., Соломянная А.Д., Грушин А.С. THERMOS: моделирование нестационарной плазмы неона В комплексе программ THERMOS реализован модуль для вычисления свойств нестационарной плазмы. С его помощью проведено моделирование малоплотной фотоионизованной плазмы неона, полученной в экспериментах. Представлено сравнение результатов расчётов населённостей ионов, скоростей элементарных процессов и спектров излучения с результатами, полученными другими научными группами.
Problems of Atomic Science and Technology, Ser. Thermonuclear Fusion, 2011
Для решения задач совершенствования плазмохимических генераторов озона на барьерном разряде и глубокого исследования пространственно-временной структуры барьерного разряда был проведён ряд экспериментов с барьерным разрядом в воздухе при атмосферном давлении. В работе экспериментально показано, что наиболее производительной по синтезу озона является расширенная часть канала микроразряда, непосредственно прилегающая к диэлектрическому барьеру. Также показано, что безбарьерные генераторы озона уступают по эффективности барьерным. Полученные результаты необходимо учитывать при разработке высокопроизводительных плазмохимических генераторов озона. Ключевые слова: барьерный разряд, канал микроразряда, плазмохимический синтез озона, плазмохимический генератор озона на барьерном разряде. INVESTIGATION OF THE EFFECTIVENESS OF PLASMA-CHEMICAL OZONE GENERATORS ON THE BARRIER DISCHARGE IN AIR AT ATMOSPHERIC PRESSURE. V.V. ANDREEV, A.N. MATUNIN, Yu.P. PICHUGIN, V.G. TELEGIN, G.G TELEGIN. The technologies of plasma synthesis of ozone, based on the use of a barrier discharge, are investigated. To solve the problems of development of plasma-chemical ozone generators on the barrier discharge and in-depth study of the spatiotemporal structure of the barrier discharge, a series of experiments with a barrier discharge in air at atmospheric pressure were performed. As shown experimentally that the most productive on the synthesis of ozone is the extended part of the microdischarge channel directly adjacent to a dielectric barrier. Also it was demonstrated that barrier-free ozone generators are less efficient compared to the barrier. The results obtained should be considered when designing of high performance plasma ozone generators. Key words: barrier discharge, the microdischarge channel, plasma-chemical synthesis of ozone, plasma-chemical ozone generator on the barrier discharge.
Numerical simulation of wastewater discharge into water objects to improve discharge devices
Computational Continuum Mechanics, 2019
В условиях расширения крупнотоннажного химического производства, и в первую очередь, минеральных удобрений, возникает необходимость в создании дополнительных схем отведения избыточных рассолов в поверхностные водные объекты. Задача осложняется тем, что «тяжелые» рассолы из-за подавления вертикальных турбулентных пульсаций могут распространяться в придонной области на значительные расстояния без заметного снижения своей концентрации. В данной работе на основе численного моделирования разработаны рекомендации по оптимизации конструкции выпускных сооружений, предназначенных для сброса отработанных сточных вод, содержащих тяжелые примеси. Исходя из результатов расчетов в рамках трехмерной постановки задачи при различных условиях сброса отработанных вод сделан вывод о том, что наиболее эффективными являются сооружения, предусматривающие расположение выпускных устройств вблизи поверхности водоема. Однако они имеют сложную структуру, и их трудно реализовать на рассматриваем водохранилище. В этом случае более удобной для практического воплощения и достаточно эффективной является конфигурация с придонным расположением выпускных устройств и селективным забором высокоминерализованных сточных вод из шламохранилищ. Независимо от выбранной схемы отведения высокоминерализованных сточных вод их сброс необходимо производить в жесткой увязке с гидрологическим режимом водоприемника. Это позволит наиболее полно использовать ассимилирующую способность водного объекта и снизить экологическую нагрузку как на него, так и на окружающую среду. Ключевые слова: отработанная вода, тяжелая примесь, трехмерное численное моделирование, разбавление высокоминерализованных сточных вод
Mathematical modeling of Cherenkov radiation generated by a flux of beta particles
Keldysh Institute Preprints, 2020
О р д е н а Л е н и н а ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ имени М. В. Келдыша Р о с с и й с к о й а к а д е м и и н а у к М.Е. Жуковский, С.В. Подоляко, С.Г. Трофимчук, И.В. Алексеев Математическое моделирование черенковского излучения, генерируемого потоком бета-частиц Москва-2020 Жуковский М.Е., Подоляко С.В., Трофимчук С.Г., Алексеев И.В. Математическое моделирование черенковского излучения, генерируемого потоком бета-частиц Рассмотрены подходы к суперкомпьютерному моделированию процессов генерации черенковского излучения потоками релятивистских бета-частиц. Разработана модель прохождения электронных пучков через прозрачные среды, сопровождающегося генерацией черенковских фотонов. Предложен вариант алгоритма расчета распространения черенковских фотонов в среде. В основе алгоритма лежит приближение геометрической оптики. Вычислительные схемы моделирования ориентированы на гибридные кластеры с гетерогенной архитектурой. Рассмотрен вычислительный эксперимент, в котором моделируются процессы взаимодействия электронов с веществом и распространение фотонов для типового детектора черенковского излучения. Проведены модельные расчёты.