Код курса:

Аннотация курса

В последние годы развитие плазменных технологий, методов исследования импульсных процессов в газах, численного моделирования течений в газах и плазме привело к возникновению научного направления на стыке физики и механики газа и плазмы – плазменной газодинамике.

В лекционном курсе содержатся базовые сведения о газовых и плазменных средах, течениях газа с импульсным и стационарным энергоподводом, методами ионизации потоков газа. Рассматриваются модели описания течений газа и плазмы. В рамках курса студенты знакомятся с особенностями поверхностных, струйных разрывных течений газа и плазмы.

Статус:

По выбору

Аудитория:

специальный

Специализация:

физика

Семестр:

9

Трудоёмкость:

2 з.е.

Лекций:

34 часа

Семинаров:

-

Практ. занятий:

2 часа

Отчётность:

экзамен

Начальные
компетенции:

М-ПК-1, М-ПК-2

Приобретаемые
компетенции:

М-ПК-3, М-ПК-7

Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен получить представление об основных моделях описания движущихся газовых и плазменных сред, в том числе течений с разрывами; способах управления параметрами потоков газа и плазмы, физических основах плазменных технологий.   

Образовательные технологии

Лекции читаются с использованием современных мультимедийных возможностей и проекционного оборудования. Курс имеет электронную версию для презентации.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Курс логически о содержательно-методически связан с курсами: “Механика сплошных сред", “Физическая газодинамика”, “Физика газового разряда”.

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дипломная работа.

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

Знаменская И.А., Луцкий А.Е. Газодинамическое течение с импульсным подводом энергии. Учебное пособие. МАИ, 2000.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

Специальный практикум по молекулярной физике. Под. ред. Н.Н. Сысоева и А.И. Осипова. КНУ. 2007.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

Знаменская И.А., Иванов И.Э., Крюков И.А, Кули-Заде Т.А. Импульсный объемный разряд с предыонизацией в двумерном газодинамическом потоке. ЖЭТФ 2002, Т 122 в в 6(.12) 1198-2006Аульченко С.М., Замураев В.П., Знаменская И.А., Калинина А.П., Орлов Д.М., Сысоев Н.Н. О возможности управления трансзвуковым обтеканием профилей с помощью подвода энергии на основе наносекундного разряда типа “плазменный лист. ЖТФ, 2009, Т. 79, В. 3, С. 17-27.

Знаменская И.А., Латфуллин Д.Ф. Мурсенкова И.В. Поверхностный поперечный распределенный наносекундный разряд в сверхзвуковом пограничном слое. Доклады Академии Наук, 2009, том 427, № 1,  С. 32-34.

Программное обеспечение и ресурсы в интернете

Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 7 неделе в форме контрольной с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросов к зачётам и экзаменам; темы докладов и рефератов.

Структура и содержание дисциплины

Раздел

Неделя

1.      Модели описания среды. Понятие сплошных сред. Переход газовой среды в плазменное состояние. Ионизованный газ и плазма. Идеальный газ и идеальная плазма. Длина свободного пробега и дебаевский радиус.

1

2.      Законы сохранения для сплошной среды. Разрывы сплошной среды. Классификация разрывов и волн. Тангенциальный разрыв. Образование ударной волны в газе. Распад произвольного разрыва. Взаимодействия, отражения, преломление ударных волн. Регулярное и маховское отражение. Волны разрежения и сжатия.

2

3.      Плазма как сплошная среда. Термодинамические параметры плазмы.  Колебания в плазме. Излучательные переходы в плазме. Уравнения плазмы в гидродинамическом приближении.

 3

4.      Кинетика низкотемпературной плазмы. Уравнение Пуассона. Уравнения Больцмана и Власова. Уравнение переноса излучения в плазме. Одножидкостная, двухжидкостная гидродинамика плазмы. Неустойчивости в плазме.

4-5

5.      Течения газа с энергоподводом. Высокоэнтальпийные течения газа и плазмы. Энергоподвод в газодинамическое течение. Стационарный, импульсный, частотный режимы энергоподвода. Распад разрыва при импульсном энерговыделении.

6

6.      Образование ударной волны при импульсном выделении энергии. Высокоскоростные течения газа с ударными волнами. Сверхзвуковое обтекание тел.

7

7.      Пограничный слой в вязком потоке. Течения в каналах и соплах. Псевдоскачки. Следовые течения. Отрывные течения. Струйные течения газа и плазмы.

8

8.      Ионизирующие ударные волны.  Структура сильных ударных волн. Гиперзвуковые течения. Ударные волны в низкотемпературной плазме. Структура ударной волны в газе и плазме.

9

9.      Методы ионизации газовой среды. Газовые разряды. Тлеющий разряд. Импульсные разряды  Импульсный объемный разряд с предыонизацией. Поверхностный скользящий разряд. Оптический разряд. Плазменные генераторы. Плазмотроны.

10

10.  Газовый разряд в потоке. Тлеющий, дуговой разряд в дозвуковом и сверхзвуковом потоке. Импульсный и импульсно-периодический разряд в потоке

11-12

11.  Горение в потоке. Влияние газодинамики на процессы горения. Структура пламён. Газодинамическое управление горением. Донное горение. Детонация.

13

12.  Газодинамика  мощного лазерного излучения, пучков заряженных частиц.

14

13.  Газовая динамика космической плазмы. Солнечный ветер, межзвезжная среда. Ударные волны в космосе.

15