Разряд с осцилляцией электронов в магнитном поле и его инициирование, страница 10

Pис.4.12. Зависимости напряжения зажигания от магнитной индукции. р(Па): 1 - 0.25, 2 - 0.2, 3 - 0.15, 4 - 0.1.

напряжение зажигания монотонно уменьшается с усилением магнитного поля, однако этот спад идет не до нуля, а до некоторого значения, которое, как уже отмечалось, довольно значительно превышает напряжение горения разряда. При понижении давления зависимость U_br(B) становится немонотонной, а при давлениях вблизи нижней границы исследованного диапазона давлений диапазон магнитных полей, в котором возможно зажигание разряда, становился ограниченным не только со стороны малых, но и со стороны больших значений В. В то же время, несмотря на довольно сложный вид зависимостей U_br(B), уменьшение давления при заданном значении индукции магнитного поля однозначно приводит, как это видно  из  рисунка, к возрастанию порога зажигания.

В целом суммируя полученные экспериментальные результаты можно сделать следующие выводы: С уменьшением индукции магнитного поля возрастает различие между напряжением зажигания и горения сильноточного разряда и для обеспечения надежного зажигания необходима подача на газоразрядный промежуток напряжения в 2-3 раза превышающего напряжение горения разряда. В исследованном диапазоне давлений время запаздывания и напряжение зажигания монотонно уменьшаются с увеличением давления. Кроме того в исследованном диапазоне амплитуд импульсов напряжения время запаздывания уменьшается с увеличением амплитуды. Неожиданным и наиболее интересеным физическим результатом является изменение характера зависимостей напряжения зажигания от индукции магнитного поля при изменении давления и обнаружение эффекта немонотонной зависимости U_br(B) вблизи нижней границы иследованного диапазона давлений. Для выяснения причин этого эффекта было проведено численное моделирование процесса зажигания разряда методом Монте - Карло. Результаты расчетов будут представлены в следующем параграфе.

4.4. Численное моделирование процесса зажигания разряда.

В настоящем параграфе проведено теоретическое рассмотрение, изложены допущения, использовавшиеся при проведении расчетов, и представлены результаты численного моделирования процесса зажигания в системе с полым катодом в магнитном поле при давлениях, соответствующих условиям проведенного эксперимента.

При проведении расчетов не ставилась цель достичь полного согласия расчетных и экспериментальных данных. Основной целью было выяснить на качественном уровне причины возникновения немонотонностей в зависимостях напряжения зажигания от индукции магнитного поля, поскольку этот эффект ни в каких ранее проведенных экспериментах не наблюдался и выяснение причин его появления представляет определенный интерес. В связи с качественным характером  расчетов при их проведении использовался ряд довольно грубых допущений. В частности, для упрощения расчетов принималось, что разряд  происходит между электродами в форме двух бесконечно длинных коаксиальных цилиндров. Это допущение является вполне допустимым в том случае, когда продольный размер системы много больше ее радиальных размеров, но в условиях эксперимента длина и диаметр газоразрядной камеры были одинаковы, и поэтому его использование не выглядит обоснованным. Другим допущением, существенно упрощавшим проведение расчетов, но также не вполне корректным, было предположение о том, что на промежуток наложено  однородное продольное магнитное поле. В экспериментах для создания магнитного поля использовался короткий соленоид, продольный размер которого был не больше, а меньше продольного размера газоразрядной камеры, и, конечно, реальная конфигурация магнитного поля была далека от однородной.

Использование этих, а также ряда других допущений, указанных ниже, не позволило получить детального совпадения экспериментальных и расчетных данных, но тем не менее в ходе расчетов были получены зависимости, качественный вид которых совпадал с обнаруженным в эксперименте, и удалось выявить основные факторы, влияющие на уровень и поведение напряжения зажигания, и объяснить полученные закономерности.