Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.08 Плазменная акустика

 

Жуховицкий Д.И. «Пылевые ионизационные и пылевые акустические волны в газовом разряде постоянного тока при низком давлении в условиях микрогравитации» Физика плазмы, 48, № 10, с. 910-913 (2022)

Предложена единая теория пылевых ионизационных волн (ПИВ), обнаруженных в недавнем эксперименте, и пылевых акустических волн (ПАВ). ПИВ возникают из-за осцилляций скорости электронно-ионной рекомбинации на поверхности пылевых частиц. Теоретический подход основан на уравнениях движения и непрерывности для пылевых частиц, уравнении баланса для холодных ионов, распределении Больцмана для горячих электронов и уравнении Пуассона. Получено единое дисперсионное соотношение, позволяющее интерпретировать закономерности ПИВ и ПАВ, наблюдаемые экспериментально.

Физика плазмы, 48, № 10, с. 910-913 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Гавриков М.Б., Таюрский А.А. «Граничная задача для плоских нелинейных уединенных волн в плазме в приближении холловской мгд» Физика плазмы, 48, № 10, с. 944-950 (2022)

Приведены уравнения плоских нелинейных бегущих волн в проводящей среде с током, включая плазму, в рамках холловской магнитной гидродинамики. При этом уравнения учитывают явления масштаба бестолкновительной ионной скиновой длины. Для изотермической плазмы, покоящейся на бесконечности, численно решена граничная задача нахождения плоских уединенных волн, параметры которых имеют заданные значения на бесконечности и бегущих по пространству с заданной фазовой скоростью. Аналитически найдены диапазоны изменения фазовой скорости, для которых граничная задача разрешима. Показано, что существуют два семейства решений граничной задачи, различающиеся величиной фазовой скорости – быстрые волны, фазовая скорость которых больше звуковой, и медленные волны с фазовой скоростью меньшей звуковой. Проведена верификация найденных уединенных волн подстановкой их в уравнения холловской магнитной гидродинамики.

Физика плазмы, 48, № 10, с. 944-950 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Трухачев Ф.М., Васильев М.М., Петров О.Ф. «Влияние ионно-звуковых солитонов на функции распределения фоновой плазмы» Физика плазмы, 48, № 10, с. 967-974 (2022)

В рамках МГД-модели проведен анализ динамики ансамблей ионов фоновой плазмы в присутствии ионно-звуковых солитонов. Найдена функция распределения по скоростям для ионов, возмущенная солитонами. Показано, что солитоны трансформируют исходное равновесное распределение ионов к виду, который сходен с распределением плазмы, содержащей пучок ионов. Определены характерные особенности возмущенной ионной функции распределения, соответствующей солитонам различной амплитуды. Рассмотрен случай движения каскада солитонов, часто наблюдаемый на практике.

Физика плазмы, 48, № 10, с. 967-974 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Ильин А.С., Балакин А.Б. «Нелокальное расширение релятивистской причинной термодинамики и общерелятивистское уравнение Бюргерса» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 2241504 (2022)

Разработан феноменологический подход к построению релятивистской модели термо-вязко-упругости, кардинальным элементом которой стало обобщенное уравнение Бюргерса. В качестве ключевого шага мы построили нелокальное обобщение модели Израэля–Стьюарта для релятивистской причинной термодинамики однородной, изотропной космической жидкости, в которой коэффициент при интегральном операторе отвечает за упругие свойства среды. На основании второго закона термодинамики получено интегро-дифференциальное уравнение для эволюции скаляра неравновесного давления и показано, что дифференциальная версия этого уравнения является релятивистским аналогом уравнения Бюргерса, описывающего вязко-упругие процессы в классических средах. Основываясь на полученных таким образом уравнениях для модели среды с объемной вязко-упругостью, мы высказали гипотезу о том, что уравнения для модели со сдвиговой вязко-упругостью также можно представить с помощью соответствующего релятивистского обобщения уравнения Бюргерса; иными словами, уравнение для бесследовой сдвиговой части тензора неравновесного давления получено нами феноменологическим путем по аналогии с точным уравнением для объемной части этого тензора.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 2241504 (2022) | Рубрики: 04.01 06.08 18

 

Абрамов О.В., Абрамов В.О., Андриянов Ю.В., Кистерев Э.В., Градов О.М., Шехтман А.В., Классен Н.В., Муллакаев М.С., Булычев Н.А. «Плазменный разряд в кавитирующей жидкости» Инженерная физика, № 8, с. 1247 (2009)

Представлены результаты экспериментов по возбуждению квазистационарного объемного разряда в зазоре между плоскими электродами в жидкости в режиме развитой кавитации, возбуждаемой ультразвуковым акустическим полем. Установлено, что если между электродами, погруженными в жидкость, вызвать электрический пробой, то при кавитации между ними возникает плазменный шнур, который относительно стабильно горит при малых напряжениях (около 50 В). При определенных параметрах разрядного электрического контура и интенсивности ультразвукового поля удавалось возбуждать плазменный разряд в кавитационной пузырьково-жидкостной среде, заполняющий всю область между электродами. Показано, что в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации может существовать новая форма электрического разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольт-амперной характеристикой, присущей аномальному тлеющему разряду в газе. Ключевые слова: Плазма, ультразвук, кавитация.

Инженерная физика, № 8, с. 1247 (2009) | Рубрики: 06.05 06.08

 

Булычев Н.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А., Казарян М.А. «Акустоплазменный синтез наночастиц оксидов металлов и создание наноструктурных покрытий на поверхности материалов с использованием ультразвука» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 1, с. 80-87 (2013)

Показано, что возникающая в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации новая форма плазменного разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольт-амперной характеристикой, может быть эффективно использована для инициирования различных физических и химических процессов. В таком акустоплазменном разряде были синтезированы наночастицы оксидов различных металлов – алюминия, меди, олова, железа, титана, индия, молибдена и др. с контролируемой формой и размером частиц и узким распределением по размерам. Полученные наночастицы были использованы для нанесения покрытий на поверхности различных материалов, в т.ч. стекла и полимеров – поликарбонатов, полиакрилатов и др., используемых для создания многослойных стекол. Ключевые слова: плазма, ультразвук, кавитация, плазмохимические реакции, покрытия, ультразвуковые колебания, наноструктурированныe покрытия.

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 1, с. 80-87 (2013) | Рубрика: 06.08

 

Булычев Н.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А., Казарян М.А. «Применение акустоплазменного разряда в жидких средах для синтеза водорода» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 2, с. 27-30 (2013)

Показано, что инициируемая в жидкофазных средах в разрядном промежутке между электродами низкотемпературная плазма способна эффективно разлагать водородсодержащие молекулы органических соединений с образованием газообразных продуктов, в которых доля водорода составляет более 90% (по данным газовой хроматографии). Предварительные оценки энергетического КПД, рассчитанного с учетом теплоты сгорания водорода и исходных веществ, а также затрат электроэнергии показали уровень КПД порядка 60–70% в зависимости от состава исходной смеси. Были проведены также теоретические расчеты напряжения и тока разряда при моделировании процесса, которые согласуются с данными эксперимента. Ключевые слова: Плазма, ультразвуковая кавитация, водород

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 2, с. 27-30 (2013) | Рубрика: 06.08

 

Булычев Н.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А., Казарян М.А. «Синтез бактерицидных наночастиц в акустоплазменном разряде и создание антибактериальных текстильных материалов» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 2, с. 94-99 (2013)

Показано, что возникающая в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации новая форма плазменного разряда, характеризующаяся объемным свечением во всем пространстве между электродами и возрастающей вольт-амперной характеристикой, может быть эффективно использована для инициирования различных физических и химических процессов. В таком акустоплазменном разряде были синтезированы наночастицы оксидов различных металлов – алюминия, меди, олова, железа, титана, индия, цинка, молибдена и др. с контролируемой формой и размером частиц и узким распределением по размерам. Полученные наночастицы оксида цинка, обладающие бактерицидными свойствами были использованы для нанесения на поверхность текстильных материалов для придания им бактерицидных свойств. Ключевые слова: плазма, ультразвуковая кавитация, наночастицы, бактерицидные текстильные материалы.

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 2, с. 94-99 (2013) | Рубрика: 06.08

 

Булычев Н.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А., Казарян М.А. «Получение наночастиц оксида вольфрама в плазменном разряде под действием ультразвука и их свойства» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 3, с. 66-70 (2015)

оказано, что плазменный разряд в жидкости в интенсивном ультразвуковом поле выше порога кавитации может быть эффективно использован для инициирования различных физических и химических процессов. В таком акустоплазменном разряде были синтезированы наночастицы оксида вольфрама с контролируемой формой и размером частиц и узким распределением по размерам. Исследование наночастиц показало, что ультразвуковая кавитация при синтезе оказывает существенное влияние на их физико-химические

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 3, с. 66-70 (2015) | Рубрика: 06.08

 

Булычев Н.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А., Казарян М.А. «Плазмохимические реакции в жидких средах под действием акустоплазменного разряда» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 3, с. 14-21 (2014)

Показано, что инициируемая в жидкофазных средах в разрядном промежутке между электродами низкотемпературная плазма способна эффективно разлагать водородсодержащие молекулы органических соединений с образованием газообразных продуктов, в которых доля водорода составляет более 90% (по данным газовой хроматографии). Предварительные оценки энергетического КПД, рассчитанного с учетом теплоты сгорания водорода и исходных веществ, а также затрат электроэнергии показали уровень КПД порядка 60–70% в зависимости от состава исходной смеси. Были проведены также теоретические расчеты напряжения и тока разряда при моделировании процесса,

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 3, с. 14-21 (2014) | Рубрика: 06.08

 

Большухин В.А., Булычев Н.А., Гарелина С.А., Казарян М.А., Муравьев Э.Н., Чернов А.А. «О некоторых возможных применениях люминофоров длительного послесвечения» Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 9, с. 3-9 (2014)

Проведено сравнительное исследование спектральных и инерционных свойств различных люминофоров длительного послесвечения, в результате выявлены фотолюминофоры наиболее перспективные для широкого круга применений. В данной работе особое внимание уделено возможности использования фотолюминофоров длительного послесвечения, способных самостоятельно без подводки к ним энергии светится в течение достаточно длительного темного времени суток за счет энергии накопленной в светлое время, в частности для целей и задач, решаемых при особо чрезвычайных обстоятельствах, а также для задач спектрального преобразования в задачах экологии и агропромышленности. Обсуждаются новые физико-технические методы для приготовления фотолюминофорных порошковых материалов, основанных на акустоплазменном способе приготовления материнского сырья с последующим спеканием до необходимых размеров для достижения максимального значения величины значения квантового выхода. Ключевые слова: люминофоры длительного послесвечения, спектральное преобразование, акустоплазменный метод, порошковые материалы

Известия академии инженерных наук им. А.М. Прохорова, № 9, с. 3-9 (2014) | Рубрика: 06.08

 

Белов С.А., Пичугин С.Ю. «Нелинейное индуцирование акустических возмущений при распространении альфвеновских волн в частично ионизованной плазме» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 48, № 11, с. 3-8 (2022)

Используя теорию возмущений с точностью до членов второго порядка малости, произведен вывод уравнений, описывающих распространение альфвеновских волн в частично ионизованной плазме. Показано, что альфвеновская волна нелинейно индуцирует возмущения плотностей ионной и нейтральной компонент плазмы.

Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 48, № 11, с. 3-8 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Корпусов М.О. «Нелинейные уравнения теории ионно-звуковых волн в плазме» Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 11, с. 1927-1936 (2021)

Выведены новые нелинейные уравнения высокого порядка соболевского типа, описывающие ионно-звуковые волны в плазме во внешнем электрическом или магнитном полях. Несмотря на громоздкий вид уравнений, для исследования соответствующих начальных и начально-краевых задач развиты методы исследования. Так, используя наши результаты, мы в дальнейшем предложим достаточные условия возникновения режимов с обострением.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 61, № 11, с. 1927-1936 (2021) | Рубрика: 06.08

 

Черногор Л.Ф «Плазменные, электромагнитные и акустические эффекты метеорита «Челябинск»» Инженерная физика, № 8, с. 23-40 (2013)

Оценены основные физические эффекты, сопровождавшие падение Челябин-ского метеорита 15.02.2013. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения – 375 ТДж. Вблизи эпицентра взрыва метеороида давление во фронте ударной волны составляло единицы килопаскалей. Площадь зоны частичных разрушений построек была близка к 6 тыс. км2. Пролет метеороида привел к образованию плазменного следа, к заметному возмущению не только нижней, но и верхней атмосферы на удалениях не менее 1–2 тыс. км. Величины плазменного, геомагнитного, электрического, электромагнитного и акустического эффектов были значительными. Магнитуда землетрясения, вызванного взрывом метеороида, не превышала 2–3.

Инженерная физика, № 8, с. 23-40 (2013) | Рубрики: 06.08 18

 

Wang M.Y., Zhou C., Liu A.D., Zhuang G., Feng X., Zhang J., Liu Z.Y., Ji J.X., Zhong X.M., Cheng J., Chen C.Y. «Взаимосвязь геодезических акустических мод и шира среднего потока при инжекции сверхзвукового молекулярного пучка в токамак HL-2A» Физика плазмы, 48, № 4, с. 291-299 (2022)

С использованием ленгмюровских зондов исследовалось взаимодействие между геодезическими акустическими модами (ГАМ), средним потоком и широм среднего потока в условиях периодической инжекции сверхзвуковых молекулярных пучков (SMBI) во время разрядов в режиме L-моды в токамаке HL-2A. Результаты, касающиеся процесса подпитки плазмы с помощью SMBI-инжекции, можно описать следующим образом. Было установлено, что в фазе I, следующей непосредственно за инжекцией пучка, электрическое поле (Er) и температура (Te) в наибольшей степени реагируют на инжекцию пучка, резко уменьшаясь с увеличением интенсивности турбулентности. В фазе II поле Er и частота ГАМ значительно возрастают. В фазе III поле Er продолжает постепенно нарастать вплоть до начала следующего импульса SMBI, тогда как интенсивность ГАМ уменьшается.

Физика плазмы, 48, № 4, с. 291-299 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Кассем А.И., Копнин С.И., Попель С.И., Зеленый Л.М. «Модифицированное уравнение Кадомцева–Петвиашвили для описания нелинейных возмущений в плазме запыленной экзосферы Луны» Физика плазмы, 48, № 4, с. 345-351 (2022)

Получено модифицированное уравнение Кадомцева–Петвиашвили, описывающее нелинейную динамику почти одномерных волновых структур в пылевой плазме над освещенной частью Луны в ситуации, когда локализация вдоль вектора магнитного поля, значительно сильнее, чем в других направлениях. Полученное уравнение отличается от обычного уравнения Кадомцева–Петвиашвили неаналитичностью в его нелинейном слагаемом. Полученное модифицированное уравнение Кадомцева–Петвиашвили отличается от обобщений уравнения Кадомцева–Петвиашвили, в которых нелинейность остается такой же, как и в обычном уравнении Кадомцева–Петвиашвили, но учитываются дисперсионные поправки высшего порядка. Найдена аналитическая формула для одномерного солитонного решения модифицированного уравнения Кадомцева–Петвиашвили. Данное решение отличается от хорошо известных одномерных солитонных решений уравнения Кортевега–де Фриза и обычного уравнения Кадомцева–Петвиашвили. Проведен анализ устойчивости одномерного солитонного решения, который показывает, что данное решение устойчиво. Обсуждаются возможные применения рассмотренных солитонов, с точки зрения описания так называемых переходных лунных явлений, представляющих собой короткоживущий свет, цвет или изменение внешнего вида на поверхности Луны.

Физика плазмы, 48, № 4, с. 345-351 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Maity R., Sahu B. «Нелинейные волновые структуры, формируемые электронно-звуковыми волнами в неэкстенсивной замагниченной электрон-позитрон-ионной плазме» Физика плазмы, 48, № 4, с. 359-369 (2022)

Исследуется нелинейное распространение электронно-звуковых волн в многокомпонентной бесстолкновительной замагниченной плазменной системе, состоящей из холодной подвижной электронной жидкости, горячих электронов и позитронов, характеризуемых неэкстенсивным распределением с индексом q, и неподвижных положительных ионов. Для сведения основной системы уравнений динамики жидкости к нелинейному уравнению Лидке–Шпачека используются методы теории возмущений. С использованием интегрируемости по Пенлеве нелинейных уравнений сплошных сред и преобразования Бэклунда получены некоторые аналитические решения уравнения нелинейной динамики. Кроме того, на основе графиков обсуждается влияние различных параметров плазмы на характеристики нелинейных волн, таких как одиночные солитоны, двугорбые солитоны, “бризеры”, а также периодические и “блуждающие” волновые структуры.

Физика плазмы, 48, № 4, с. 359-369 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Медведев Ю.В. «Профиль уединенной ионно-звуковой волны в плазме с отрицательными ионами» Физика плазмы, 48, № 5, с. 410-429 (2022)

Представлен метод для численного расчета профиля уединенной ионно-звуковой волны в плазме с отрицательными ионами и, как частный случай, в электрон-ионной плазме. Предложены новые формулы для аналитического описания профиля уединенной волны сжатия и профиля уединенной волны разрежения при малых амплитудах. Проведено сравнение профилей уединенных волн, рассчитанных по предложенным здесь и по известным формулам, как между собой, так и с соответствующими профилями, полученными с помощью решения полной системы уравнений, описывающей плазму. В большинстве случаев наименьшее отклонение от решения полной системы уравнений имеет профиль, рассчитанный по предлагаемым формулам.

Физика плазмы, 48, № 5, с. 410-429 (2022) | Рубрика: 06.08

 

Попель С.И., Голубь А.П., Кассем А.И., Зеленый Л.М. «К вопросу о роли магнитных полей в плазме запыленной экзосферы Луны» Физика плазмы, 48, № 5, с. 451-456 (2022)

Изучается возможное влияние магнитного поля хвоста земной магнитосферы, а также магнитного поля в областях магнитных аномалий Луны на процессы формирования пылевой плазмы над Луной. Показано, что благодаря действию магнитных полей в хвосте магнитосферы Земли возможен перенос частиц заряженной пыли над лунной поверхностью на большие расстояния. Соответственно, пылевая плазма над освещенной Солнцем поверхностью Луны может существовать для всего диапазона лунных широт. Перенос пылевых частиц на большие расстояния за счет нескомпенсированной магнитной части силы Лоренца является новым качественным эффектом, не существующим в отсутствие магнитного поля. Магнитная часть силы Лоренца, действующей на пылевую частицу, для полей магнитных аномалий либо меньше, либо сопоставима с аналогичной силой, вычисленной для магнитных полей хвоста магнитосферы Земли на орбите Луны. Однако из-за существенной локализации областей магнитных аномалий их влияние на динамику заряженных пылевых частиц над Луной не приводит к новым качественным эффектам.

Физика плазмы, 48, № 5, с. 451-456 (2022) | Рубрики: 06.08 18

 

Шибков В.М., Корнев К.Н., Логунов А.А., Нестеренко Ю.К. «Нагрев газа в условиях пульсирующего поперечно-продольного разряда в дозвуковых и сверхзвуковых воздушных потоках» Физика плазмы, 48, № 7, с. 648-656 (2022)

Приведены результаты экспериментальных исследований нестационарного пульсирующего поперечно-продольного разряда, создаваемого в высокоскоростных потоках воздуха и пропан-воздушной смеси. Показано, что в условиях изучаемого разряда вблизи электродов газ сильно нагревается до температур 6000–9000 К, при этом температура газа растет с увеличением разрядного тока и скорости воздушного потока. Проведены тестовые эксперименты, результаты которых показывают, что в условиях электродного поперечно-продольного разряда реализуется квазистационарное несамостоятельное горение сверхзвукового потока пропан-воздушной смеси.

Физика плазмы, 48, № 7, с. 648-656 (2022) | Рубрика: 06.08