A microwave discharge in high-velocity flows initiated by a half-wave antenna

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A microwave discharge in high-velocity (150—250 m/s) air flows induced on a half-wave vibrator is studied. A cw magnetron microwave generator with a frequency of 2.45 GHz and an output power of up to 5 kW was used for initiation of the microwave discharge. The high-speed video imaging was used for studying the discharge structure, determining the diameter and length of the plasma channel as a function of flow velocity and pressure. Electron concentration and temperature, along with characteristic gas temperature, were determined based on the optical spectra. The possibility of using this microwave discharge for ignition of hydrocarbon–air mixtures in combustion chambers of ramjet engines is proved experimentally.

About the authors

K. N. Kornev

Moscow State University

Author for correspondence.
Email: singuliarnost@yandex.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow

A. A. Logunov

Moscow State University

Email: singuliarnost@yandex.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow

O. S. Surkont

Moscow State University

Email: singuliarnost@yandex.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow

T. R. Abushaev

Moscow State University

Email: singuliarnost@yandex.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow

A. L. Volynets

Moscow State University

Email: singuliarnost@yandex.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow

S. A. Dvinin

Moscow State University; RUDN University

Email: s_dvinin@mail.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Leonov S. B. // Energies 2018. V. 11. P. 1733. https://doi.org/10.3390/en11071733
  2. Lebedev Yu. A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2015. V. 24. P. 053001. https://doi.org/10.1088/0963-0252/24/5/053001
  3. Зарин А. С., Кузовников А. А., Шибков В. М. Свободно локализованный СВЧ-разряд в воздухе. М.: Нефть и газ, 1996. 204 c.
  4. Шибков В. М., Двинин С. А., Ершов А. П., Константиновский Р. С., Сурконт О. С., Черников В. А., Шибкова Л. В. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 1. С. 77.
  5. Бабарицкий А. И., Герасимов Е. Н., Демкин С. А., Животов В. К., Книжник А. А., Потапкин Б. В., Русанов В. Д., Рязанцев Е. И., смирнов Р.В., Шолин Г. В. // ЖТФ. 2000. Т. 70. № 11. С. 36.
  6. Kolesnichenko Yu.F., Brovkin V. G., Afanas’ev S.A., Khmara D. V., Lashkov V. A., Mashek I. Ch. // 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit 10—13 January 2005, Reno, Nevada.
  7. Грачев Л. П., Есаков И. И., Ходатаев К. В. // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 12. С. 15
  8. Грачев Л. П., Есаков И. И., Ходатаев К. В. // ЖТФ. 1999. Т. 69. № 11. С. 14.
  9. Грачев Л. П., Есаков И. И., Ходатаев К. В. // ЖТФ. 1999. Т. 69. № 11. С. 19.
  10. Бычков Д. В., Грачев Л. П., Есаков И. И., Раваев А. А., Северинов Л. Г. // ЖТФ. 2009. Т. 79. № 9. С. 33.
  11. Батанов Г. М., Грицинин С. И., Коссый И. А. Магунов А. Н., Силаков В. П., Тарасова Н. М. // Труды ФИАН. Т. 160. 1985. С. 174.
  12. Двинин С. А. // ВМУ. Сер. 3. Физика, астрономия. 1985. Т. 26. № 6. С. 30.
  13. Гильденбург В. Б., Гущин И. С., Двинин С. А., Ким А. В. // ЖЭТФ. 1990. T. 97. № 4. C. 1151. (Gildenburg V. B., Guschin I. S., Dvinin S. A., Kim A. V. Dynamics of a high-frequency streamer // Sov. Phys. JETP. 1990. V. 70. № 4. P. 645.)
  14. Гущин И. С., Двинин С. А. // Труды факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ. Методы математического моделирования и вычислительной диагностики. М.: МГУ, 1990. С. 275. (Guschin I. S., Dvinin S. A. // Computational Mathematics and Modeling. V. 3. № 3. July. 1992. P. 339.)
  15. Веденин П. В., Попов Н. А. // ЖЭТФ. 1995. T.108. Вып. 2. C. 531.
  16. Веденин П. В., Попов Н. А. // ЖЭТФ. 2003. T. 123. Вып. 1. C. 49.
  17. Пащенко Н. Т., Райзер Ю. П. // Физика плазмы. 1982. Т. 8. С. 1086.
  18. Райзер Ю. П. // ЖЭТФ. 1971. Т. 61. С. 222.
  19. Райзер Ю. П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1976. 376 с.
  20. Семенов В. Е. // Физика плазмы. 1982. Т. 8. С. 613.
  21. Бродский Ю. Я., Голубев С. В., Зорин В. Г., Лучинин А. Г., Семенов В. Е. // ЖЭТФ. 1983. Т. 84. С. 1695.
  22. Бородачева Т. В., Семенов В. Е. // ЖТФ. 1985. Т. 55. № 9. С. 1743.
  23. Двинин С. А., Довженко В. А. // Физика плазмы. 1988. Т. 14. Вып. 1. С. 66.
  24. Ходатаев К. В., Горелик Б. Р. // Физика плазмы. 1997. Т. 23. № 3. С 236.
  25. Laux C. O. von Karman Institute Lecture Series 2002—07. In: Physico-Chemical Modeling of High Enthalpy and Plasma Flows, eds. D. Fletcher, J.-M. Charbonnier, G.S.R. Sarma, T. Magin. Rhode-Saint-Genèse, Belgium, 2002.
  26. Luque J., Crosley D. SRI International. LIFBASE Software Spectroscopy Tool // SRI International MP 99-009. 1999. P. 21.
  27. The line-by-line radiative code SPARTAN. 2019. http://esther.ist.utl.pt/spartan/
  28. Olivero J.J, Longbothum R. L. // JQSRT. V. 17. Is. 2. P. 233.
  29. Касабов Г. А., Елисеев В. В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы. M.: Атомиздат, 1973, 160 с.
  30. Плазма в лазерах / Под ред. Дж. Бекефи. М.: Энергоиздат, 1982. 416 c.
  31. Методы исследования плазмы: cпектроскопия, лазеры, зонды / Под ред. В. Лохте-Хольтгревена; пер. с англ. под ред. С. Ю. Лукьянова. М.: Мир, 197. 552 с.
  32. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы / Л. М. Биберман, В. С. Воробьев, И. Т. Якубов; АН СССР, Ин-т высоких температур. М.: Наука, 1982. 375 с.
  33. Злобин В. В., Кузовников А. А., Шибков В. М. // ВМУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1988. Т. 29. № 1. С. 89.
  34. Булкин П. С., Двинин С. А., Солнцев Г. С., Шкрадюк И. Э. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика, Астрономия. 1986. Т. 27. № 5. C. 15.
  35. Балтин Л. М., Батенин В. М., Девяткин И. И., Лебедева В. Р., Цемко Н. И. // ТВТ. 1971. Т. 9. Вып. 6. С. 1105.
  36. Kossyi I. A., Kostinsky A. Y., Matveyev A. A., Silakov V. P. // Plasma Sources Sci. Technol., 1992. V. 1. P. 207.
  37. Tatarova E., Dias F., Felizardo E., Henriques J., Pinheiro M., Ferreira C., Gordiets B. // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 123305. https://doi.org/10.1063/1.3525245
  38. Kramida A., Ralchenko Yu., Reader J. and NIST ASD Team. NIST Atomic Spectra Database. 2022. (version 5.10). https://physics.nist.gov/asd. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. https://doi.org/https://doi.org/10.18434/T4W30F

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences