Читать онлайн «Явления переноса в слабоионизованной плазме»

А. В. ЕЛЕЦКИЙ Л. А. ПАЛКИНА Б. М. СМИРНОВ ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В СЛАБОИОНИЗОВАННОЙ ПЛАЗМЕ МОСКВА АТОМИЗДАТ 1975 УДК 537. 56 + 539. 196. 2:533. 95 Елецкий А. В. , Палкина Л. А. , Смирнов Б. М. Явления переноса в слабоионизованной плазме. М. , Атомиздат, 1975, с. 336 Представлена теория явлений переноса в слабоионизованной плазме и высокотемпературном газе. Установлена связь кинетических коэффициентов переноса с константами элементарных процессов соударения частиц, а также с потенциалами их взаимодействия. Исследовано поведение электронов в слабоионизован- ном газе, находящемся во внешних полях. Представлена информация по потенциалам взаимодействия атомов и молекул, а также по константам элементарных процессов соударения электронов с атомами и молекулами. Рассмотрены процессы релаксации в молекулярном газе и процессы передачи энергии в молекулярном и слабоионизованном газе. Исследованы процессы переноса инфракрасного излучения в молекулярном газе и проанализировано влияние волн и неустойчи- востей в газе и плазме на явления переноса. Книга предназначена для инженеров и научных работников, имеющих дело с плазмой и высокотемпературным газом. В книге 107 рисунков, 61 таблица и 586 библиографических наименований. 20409-024 034(01)—75 © Атомиздат, 1975 ПРЕДИСЛОВИЕ Знание коэффициентов переноса плазмы необходимо как для полного физического описания этого состояния вещества, так и для понимания процессов, которые происходят в устройствах, содержащих плазму. Проблема определения коэффициентов переноса в плазме относится к области физической кинетики. Она включает в себя целый ряд различных по своей физической постановке задач, среди которых задачи решения кинетического уравнения Больцмана для функции распределения частиц по скоростям; определения потенциала взаимодействия и параметров соударения атомных частиц; определения характеристик неупругих межмолекулярных и электронно- молекулярных соударений; задачи о переносе излучения в газе и плазме; определение характера переноса в макроскопических объемах газа или плазмы и т. д. Каждая из перечисленных задач заслуживает отдельного внимательного рассмотрения, и в физической литературе имеются достаточно подробные монографии на все эти темы. В данной монографии авторы поставили перед собой цель рассмотреть все указанные выше задачи с единых позиций, имея в виду, что такой подход способствует более полному исследованию явлений переноса в плазме. Полностью отдавая себе отчет в том, что такой подход не свободен от недостатков, связанных с необходимостью совместного рассмотрения в ограниченном объеме столь обширных и разноплановых задач, авторы тем не менее надеются, что подобный способ изложения позволит читателю разобраться в вопросах, рассматриваемых в книге. 3 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Л21 — вероятность спонтанного излучения aw — форма линии излучения В — вращательная постоянная су — удельная теплоемкость при постоянном объеме ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении с — скорость света D — энергия диссоциации; коэффициент диффузии D0 — энергия диссоциации от основного колебательного уровня DT— коэффициент термодиффузии d — дипольный момент атома, молекулы Е — напряженность электрического поля Ei — энергия возбуждения данного состояния е — заряд электрона Р — объемная сила в газе / — функция распределения частиц по скоростям, амплитуда рассеяния G — скорость центра инерции сталкивающихся частиц g — скорость относительного движения частиц Н — напряженность магнитного поля Ht (х) — полином Эрмита Н — постоянная Планка h (х) — неравновесная функция распределения частиц / — потенциал ионизации i — плотность тока J — интеграл столкновений; поток излучения / — поток частиц; вращательное квантовое число, вращательный момент молекулы $С — константа тройного соударения Кел — подвижность электронов, ионов к — постоянная Больцмана; константа парного соударения к<ь — коэффициент поглощения в газе L — характерный размер неоднородности / — квантовое число момента количества движения; момент столкновения М — масса тяжелой частицы т — проекция вращательного момента на выделенную ось; масса электрона N — плотность частиц в газе п — единичный вектор п — колебательное квантовое число Ptj — тензор напряжений р — давление газа q — тепловой поток; импульс частицы 4 R0 — расстояние наименьшего сближения при лобовом ударе, радиус твердого шарика г0 — расстояние наименьшего сближения «S#i (*) — полиномы Сонина Т — температура, выраженная в энергетических единицах Те — электронная температура Tv — колебательная температура t — время и — скорость течения газа U — потенциальная энергия взаимодействия частиц v — скорость частицы v — абсолютное значение скорости w — дрейфовая скорость заряженных частиц в газе Z — число газокинетических соударений, необходимое для неупругого перехода а — коэффициент ионизации Таунсенда; коэффициент рекомбинации, поляризуемость у — ширина линии излучения в газе 8 — кинетическая энергия частиц е0 — глубина потенциальной ямы на кривой межатомного взаимодействия ti — коэффициент динамической вязкости; энергетический коэффициент Таунсенда 0 — угол между направлениями векторов скорости сталкивающихся частиц; угол рассеяния к — коэффициент теплопроводности Я. — длина свободного пробега; длина волны излучения р, — приведенная масса сталкивающихся частиц v — частота столкновений; круговая частота электромагнитных колебаний; коэффициент кинематической вязкости dO — элемент телесного угла р — прицельный параметр соударения; массовая плотность газа 2 — коэффициент проводимости плазмы а — сечение столкновения или перехода т— время между соударениями; характерное время процесса Ф — максвелловская функция распределения X—угол рассеяния; коэффициент температуропроводности ф — волновая функция со — угловая частота излучаемого света; частота молекулярных колебаний; частота изменения поля со0 — циклотронная частота ВВЕДЕНИЕ Книга посвящена явлениям переноса в слабоионизован- ном газе.