Ключові слова
needle-to-plane electric field
avalanche-streamer transition
streamer emergence efficiency indicator позитивна стримерна корона
електричне поле вістря проти площини
лавинно-стримерний перехід
показник ефективності появи стримерів
Як цитувати
Анотація
Особливості позитивного стримерного коронного розряду, що характеризуються великою довжиною і часом існування кожного стримерного утворення, визначають його як одного з альтернативних шляхів потенційного технологічного застосування і характеризують актуальність досліджень у цьому напрямі. Метою роботи є визначення впливу геометричних характеристик вістря та напруги між електродами на величину областей, початок розвитку лавин електронів з яких призводить до їх перетворення у стримерну форму коронного розряду в повітрі за атмосферного тиску. Для електродних систем з вістрям у формі гіперболоїду і параболоїду обертання, сфери і довгого циліндру розглянуто розподіл електричного поля і визначено об’єм областей, де поява ефективних початкових електронів призводить до їх розмноження до стадії лавинно-стримерного переходу. Встановлено, що на величину вказаних об’ємів окрім радіусів кривини кінцівок суттєвим чином впливає форма електроду поза частиною його поверхні з найменшим радіусом кривини. Показано, що незважаючи на менші значення максимального поля для гіперболічного вістря, величина об’єму появи ефективних початкових електронів може перевищувати величину об’єму для циліндричного і, тим більше, сферичного електродів того ж радіусу кривини кінцівок за однаковому значенні міжелектродної напруги. Особливістю довгого вістря циліндричної форми є розповсюдження зони старту ефективних електронів на значну відстань вздовж бічної поверхні електроду. З порівняння різних електродних систем зроблено висновок, що вибір може виконуватися за величиною об’ємів появи ефективних електронів як кількісного показника, який враховує конфігурацію вістря, радіуси кінцівок і величину напруги. Библ. 24, рис. 6.
Посилання
1. Hammer Т. Application of plasma technology in environmental techniques. Contributions to Plasma Physics. 1999. No 39. Pp.441–462. DOI: https://doi.org/10.1002/ctpp.2150390507.
2. Chen, J., Davidson, J.H. Electron Density and Energy Distributions in the Positive DC Corona: Interpretation for Corona-Enhanced Chemical Reactions. Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2002 Vol. 22. No 2. Pp. 199–224. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1014851908545.
3. Becker K.H., Kogelschatz U., Schoenbach K.H., Barker R.J. Non-Equilibrium Air Plasmas at Atmospheric Pressure. CRC Press, 2004. 700 p. DOI: https://doi.org/10.1201/9781482269123.
4. Fridman A. Plasma Chemistry. Cambridge University Press, 2008. 1022 p. DOI: https://doi.org/10.1017/CBO9780511546075.
5. Chen, J., Davidson, J.H. Ozone Production in the Positive DC Corona Discharge: Model and Comparison to Experiments. Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2002. Vol. 22. Pp. 495–522. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1021315412208.
6. Bozhko I.V., Petuhov I.S. Investigation of the discharge gap for a plasma-chemical reactor on a positive streamer corona. Tekhnichna Elektrodynamika. 2005. No 3. Pp. 17-21. (Rus).
7. Rizer Yu.P. Gas Discharge Physics. Springer. Berlin Heidelberg, 2011. 460 p.
8. Tao S., Kaihua L., Cheng Z., Ping Y., Shichang Z., Ruzheng P. Experimental study on repetitive unipolar nanosecond-pulse dielectric barrier discharge in air at atmospheric pressure. Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. Vol. 41. No 21. 215203. DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/21/215203.
9. Zhang S., Jia L., Wang W., Yang D., Tang K., Liu Z. The influencing factors of nanosecond pulse homogeneous dielectric barrier discharge in air. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2014. Vol. 117. Pp. 535-540. DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.08.051.
10. Bozhko I.V., Bereka V.O., Kondratenko I.P., Serdyuk Yu.V. Factors affecting homogeneity of a nanosecond impulse barrier discharge in air at atmospheric pressure and its physical nature. Journal of Physics D: Applied Physics. 2025. Vol. 58. No 34. 11 p. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6463/adf7b8.
11. Bolotov O., Kadolin B.B., Mankovskyi S.M., Ostroushko V.M., Pashchenko I.A., Taran G.V. Zavada L.M. Streamer mode of positive corona. Problems of Atomic Science and Technology. 2021. Issue 4. Pp. 166-170. DOI: https://doi.org/0.46813/2021-134-166.
12. Brzhezitskiy V.O., Mihaylov V.M., Isakova A.V., Rudakov V.V. High voltage engineering and electrophysics. Kharkiv: NTU KhPI, Tornado, 2005. 930 p. (Ukr).
13. Korolev Yu.D., Mesyats G.A. Physics of Pulsed Breakdown in Gases. Ekaterinburg: Uralskoye otdelenie Rossiyskoi akademii nauk, 1998. 274 p. (Rus)
14. Razevig D.V. High Voltage Engineering. Khanna Publishers, 2011. 726 p.
15. Beyer M., Boeck W., Möller K., Zaengl W. Hochspannungstechnik. Theoretische und praktische Grundlagen. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 1986. XIII, 362 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-61633-4.
16. Babich L.P., Stankevich Yu.L. Criterion for the transition from the streamer mechanism of a gas discharge to continuous electron acceleration. Journal of Technical Physics. 1972. Vol. 42. No 8. Pp. 1669-1679.
17. Mott N.F., Salley H.F.W. The Theory of Atomic Collisions. Clarendon Press, 1965. 858 p.
18. Meek J.M., Craggs J.D. Electrical Breakdown of Gases. Wiley, 1953. 507 p. DOI: https://doi.org/10.1002/qj.49708034425.
19. Loeb A.R.E. Fundamental Processes of Electrical Discharge in Gases. Literary Licensing, LL, 2013. 734 p. URL: https://www.amazon.com/Fundamental-Processes-Electrical-Discharge-Gases/dp/1258598183 (accessed 02.11.2025)
20. Raether H. Electron Avalanches and Breakdown in Gases. London: Butterworths, 1964. 191 p.
21. Korn G., Korn T. Mathematical Handbook for Scientists and Engineers: Definitions, Theorems, and Formulas for Reference and Review. Dover Publications, Revised edition, 2000. 1152 p.
22. Rezvyih K.A. Calculation of electrostatic fields in high-voltage equipment. Moscow: Energiya, 1967. 120 p.
23. Aristov Yu.V., Bozhko I. V. On ozone generation in a positive streamer corona. Tekhnichna Elektrodynamika. 2003. No 1. Pp. 10-13. (Rus).
24. Vasetsky Yu.M. Electrophysical processes of electron avalanche development in the device of pulse barrier discharge in air. Tekhnichna Elektrodynamika. 2025. No 4. Pp. 3-19. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2025.04.003.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА