Рисунок 47. Интенсивность излучения в разных областях спектра – инфракрасной (вверху), видимой (в середине) и ультрафиолетовой (внизу) (Вт/м3).
Разрыв в интенсивности между участками спектра сохранится, если проинтегрировать плотность излучения по объему и рассчитать полную мощность свечения системы. Мощность излучения в инфракрасной области составляет 87,5 Вт, в видимой – 47,9 Вт, в ультрафиолетовой – 850 Вт.
На рисунке 48 приведена полная мощность излучения в зависимости от времени. По сравнению с лавинной стадией мощность увеличивается на 7 порядков – прежде всего за счет роста числа электронов. В финальной стадии стример выделяет несколько тысяч ватт в ультрафиолетовом диапазоне и по нескольку сотен ватт в видимом и инфракрасном.
Рисунок 48. Полная мощность излучения системы в зависимости от времени.
Поскольку электроны в системе присутствуют по всей модели, проводимость определяется их концентрацией. Стример в нашей модели не стабилизировался, концентрация электронов в головке постоянно росла, поэтому в любой момент времени концентрация была максимальна в головке стримера (рисунок 49).
Рисунок 49. Проводимость в См/м.
Определим скорость перемещения лавины как скорость перемещения ее центра. Под центром подразумевается точка максимальной концентрации электронов, она лежит на оси симметрии модели. На рисунке 50 показаны координата и скорость перемещения лавины. Скорость двжения лавины постепенно возрастает, поскольку она входит в область все более высокого поля.
Рисунок 50. Координата центра лавины и скорость движения центра лавины.
Для стримера разумно следить за характерной точкой на переднем фронте – за точкой максимальной напряженности. Эта точка всегда лежит на оси симметрии задачи. Как видно по рисунку 51, скорость стримера возрастает, однако в данном случае это нетривиальный факт – ведь стример уходит в область со все меньшей напряженностью электрического поля. Мы искусственно обрываем стример, поскольку он доходит до границы модели – скорость при этом растет, то есть если просчитать задачу с большей моделью, она может достигнуть более высоких значений.
В данной модели скорость движения стримера оказалась примерно такой же, как скорость движения лавины – 100-300 км/с. Очевидно, это связано с отсутствием в модели фотоионизации – она позволяет области ионизации расти со скоростями, сравнимыми со скоростью света.
Рисунок 51. Скорость лавины и скорость стримера в зависимости от координаты. Координата лавины – точка максимума концентрации электронов, координата стримера – точка максимальной напряженности поля.
Интересно, что, хотя скорость продолжает расти, напряженность на переднем фронте выходит на стационарный уровень в районе 500 кВ/см (рисунок 52).
Рисунок 52. Максимальная напряженность на переднем фронте стримера..
11. Райзер Ю.П. Физика газового разряда.- М.: Наука. 1992.
2. S. Pancheshnyi, M. Nudnova, and A. Starikovskii Development of a cathode-directed streamer discharge in air at different pressures: Experiment and comparison with direct numerical simulation. Physical Review E, 2005. 71, 016407 2005. Работа доступна в Интернет: http://neq.mipt.ru/text/204r.pdf.
3. Michael J. Brunger, Stephen J. Buckman Electron–molecule scattering cross-sections. I. Experimental techniques and data for diatomic molecules // Physics Reports, Vol. 357 (2002), pp. 215-458
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.