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: Inter-pretation 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 Compari-son 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 posi-tive 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 unipo-lar nanosecond-pulse dielectric barrier discharge in air at atmospheric pressure. Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. Vol. 41. 215203 (8pp). 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 ho-mogeneous dielectric barrier discharge in air. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spec-troscopy. 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 nano-second 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.
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 elec-trophysics. Kharkiv: NTU KhPI, Tornado, 2005. 930 p. (Ukr).
13. Korolev Yu. D., Mesyats G. A. Physics of Pulsed Breakdown in Gases. Ural Division of the Russian Academy of Sciences, 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. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 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 dis-charge 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 (дата звернення 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 Elektro-dynamika. 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