Сила, действующая на объёмный заряд, равна E∙ρ, где E – напряжённость поля, ρ – плотность объёмного заряда. Поскольку скорость движения ионов в воздухе много меньше соответствующей скорости в вакууме, можно считать, что практически вся энергия, получаемая ионам от поля, передаётся нейтральной среде. Сила, действующая на объёмный заряд, по существу, действует на среду в целом. Таким образом, явление электрического ветра является движение среды в поле объёмных сил.
Движение заряженных микрочастиц в поле коронного разряда определяется как действием поля на заряженные частицы, так и их переносом под действием электрического ветра. Роль этих процессов различна при различных условиях. В некоторых случаях можно выделить основной, определяющий процесс, но иногда приходится учитывать оба. Например, движение очень маленьких частиц (менее 1 мкм) определяется электрическим ветром, для частиц промежуточного размера (1-80 мкм) необходимо учитывать оба фактора, только для больших частиц (более 80 мкм) можно пренебречь влиянием электрического ветра.
Исследование электрического ветра представляет достаточно сложную экспериментальную задачу - при измерениях не должны искажаться ни гидродинамические движения, ни распределение электрического поля. Помимо этого требуется точная локализация измерений, поскольку потоки, в основном, носят струйный характер с высокими скоростями и большими градиентами по скоростям. Также необходимо учитывать турбулентный характер движения. Наиболее перспективными методами в этом направлении считаются: метод визуализирующих частиц, метод траекторий и методы, основанные на эффекте Доплера. По нашим данным электрический ветер возникает одновременно с короной и скорости электрического ветра составляют 1÷5 м/с.
В теоретическом плане задача крайне сложна и на данный момент не решена, поэтому широко используются приемы компьютерного моделирования коронного разряда и электрического ветра.
Оригинальные исследования проведенны студентами и сотрудниками НОЦ «Электрофизика».
Исследование коронного разряда проводилось в системе электродов «игла – плоскость». Это система с сильно неоднородным электрическим полем. Её использование позволяет существенно разделить напряжение зажигания коронного разряда и напряжение искрового пробоя [1].
Система электродов устанавливалась в герметичной кювете (рис.2.7), что позволяло производить исследование коронного разряда при различных давлениях.
а 
б
Рисунок 2.7. а) схема экспериментальной кюветы б) блок-схема экспериментальной установки.
Эксперименты по исследованию коронного разряда проводились с одновременной регистрацией вольтамперных характеристик (ВАХ) и видео- или фотосъёмкой. Съёмка производилась двумя видеокамерами высокой чувствительности с различным увеличением, что позволило одновременно регистрировать ближнюю зону коронного разряда и весь межэлектродный промежуток. Для синхронизации видеоряда и осциллограмм использовался «синхроимпульс», подаваемый на вход АЦП и светодиод, расположенный в поле видимости видеокамер.
Обработка экспериментальных данных проводилась в среде MatLab (The MathWork, Inc.), где были написаны специальные процедуры, позволяющие производить обработку данных и их визуализацию. Помимо этого, использовалась фильтрация и(или) усреднения экспериментальных данных.
При подаче высокого напряжения отрицательной полярности наблюдалось горение лавинной формы коронного разряда. Для детального анализа экспериментальных данных был проведен расчет электрического поля в экспериментальной установке при помощи системы ANSYS. На рис.2.8 (б,г) представлены конфигурации линий равной напряженности приэлектродных областей, в пределах которых выполняется условие, необходимое для ионизации молекул воздуха: Eк∙e∙l > Wи. Там же (рис.2.8, а,в), представлены границы чехла коронного разряда, восстановленные по фотографиям, полученным в реальном эксперименте (рис.2.9), при напряжениях 4 и 16 кВ. При этом, с порога зажигания коронного разряда, наблюдается, как количественное, так и качественное отклонение границ чехла коронного разряда от электростатического приближения. Следует отметить, что границы чехла коронного разряда на фотографиях размыты и на рисунке восстановлены по среднему значению светимости. На рисунках и фотографиях наблюдается характерное искажение расчетной овальной границы, на ее фоне появляются вытянутые выступы, а также смещение границ чехла короны с боковой поверхности игольчатого электрода в направлении противоэлектрода. По мере увеличения напряжения размеры чехла увеличиваются, а выступы принимают ярковыраженный пикообразный вид (рис.2.8 а,в, рис.2.9 б-г).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.