|
Teoretické modely elektrického oblouku
Vondrák, Michal ; Šenk, Josef (oponent) ; Lázničková, Ilona (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá teoretickými modely elektrického oblouku. Vysvětlením pojmů plazmatu, elektrického oblouku a plazmatronů. Popsáním základního modelování elektrických oblouků. Popisem nepřímé metody pro stanovení střední teploty a rychlosti plazmajetu na výstupu z plazmatronu. Popisem zjednodušeného modelu s axiálně chlazeným elektrickým obloukem.
|
|
Modelování interakce plazmatu s povrchy pevných látek
Nožka, Jan ; Hrach, Rudolf (vedoucí práce) ; Hron, Jaroslav (oponent)
Název práce: Modelování interakce plazmatu s povrchy pevných látek Autor: Jan Nožka Katedra / Ústav: Ústav teoretické fyziky Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc., Katedra fyziky povrchů a plazmatu Abstrakt: Tato práce se věnuje počítačovému modelování v doutnavém nízkoteplotního argonovém plazmatu. Byl vytvořen základní částicový a spojitý model. Dále byl vytvořen model elektron-elektronové interakce ve třech rozměrech. Tento model je schopný termodynamicky nerovnovážný elektronový plyn ustálit v očekávané rovnováze. Tento model byl vytvořen za účelem prozkoumání vlivu elektron-elektronových srážek na urychlování elektronů nad rychlost, která je postačující k excitaci nebo ionizaci neutrálního atomu argonu. Na závěr práce jsou uvedeny výsledky, které obhajují důležitost této interakce v porovnáním s množstvím rychlých elektronů, které jsou v plazmatu přítomny díky urychlování elektrickým polem.
|
| |
|
PIC simulace pravoúhlých a seříznutých štěrbin ve zkušebním limiteru tokamaku TEXTOR
Komm, M. ; Pekarek, Z. ; Pánek, Radomír ; Matveev, D. ; Kirschner, A. ; Litnovsky, A.
V tomto příspěvku prezentujeme výsledky Particle-In-Cell simulací chování plazmatu v blízkosti štěrbin segmentovaných PFC. Studovali jsme štěrbiny tokamaku TEXTOR, což je speciální PFC určený ke studiu transportu nečistot a zadržování tritia, hlavní díky usazování ve hydrokarbonových vrstvách. Štěrbiny byly experimentálně zkoumány post-mortem technikami a byly provedeny první pokusy o modelování depozice uhlíku za pomocí 3DGAP kodu. Za tímto účelem byla provedena série PIC simulací v kodu SPICE2. Chování plazmatu ve štěrbinách je diskutováno a je navržena polo-empirická charakterizace za pomocí obecné fitovací procedury.
|
| |
|
Procesy difuze v H2O-Ar plazmovém hořáku
Křenek, Petr
V hybridním hořáku voda/argon [2] je sloupec oblouku stabilizován sekcí argonovou, po níž následuje sekce stabilizovaná vodním vírem, kde se argonové plazma mísí s parou, vznikající na stabilizující vodní stěně. Na výstupu z trysky se předpokládá rovnovážná směs H2O & Ar. Pro modelování procesů mísení v hořáku je nutno znát složení a difuzní koeficienty směsi vodní pára – argon. V této úvodní studii bylo složení, termodynamické vlastnosti a difuzní koeficienty plazmatu H2O-Ar spočítáno pro oblast teplot 300K až 50 000K a tlaku 0.1 MPa za předpokladu lokální termodynamické rovnováhy. Složení bylo spočítáno pomocí zákonů působících hmot a bilance počtu částic a jejich nábojů. Byly uvažovány tyto složky: e, H, H+, H-, H2, H2+, H3+, O, O+, O2+, O3+, O4+, O5+, O6+, O-, O2, O2+, O2-, O3, OH, OH+, OH-, HO2, HO2-, H2O, H2O+, H2O2, H3O+, Ar, Ar+, Ar2+, Ar3+. Difuzní koeficienty byly spočítány Chapmanovou –Enskogovou metodou ve 4. přiblížení [3].
|
|
Výpočet standartních termodynamických funkcí jednoduchých sloučenin v podmínkách termálního plazmatu
Živný, Oldřich ; Bartlová, Milada (oponent) ; Křenek, Petr (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Podstatou předkládané práce je poskytnout standardní termodynamické funkce (STF) pro výpočet složení a termodynamických vlastností nízkoteplotního plazmatu a též metoda pro takový výpočet používající získané STF za podmínek neideálního plazmatu. S ohledem na další aplikace v modelování jevů v termálním plazmatu je rozsah tlaků omezen na oblast od 0.01 bar do 100 bar a teploty 298.15-50 kK. Pro získání STF byla navržena metoda partiční funkce vycházející ze statistické mechaniky. Byl podán přehled posledního stavu v dané vědecké oblasti a teoretické základy nezbytné pro vytvoření metody spolu s diskusí problému divergence partiční funkce. Pro výpočet STF dvouatomových molekul byla použita metoda přímé sumace, zatímco pro větší molekuly byl obecně přijat model tuhého rotoru a harmonického oscilátoru. Spektrální data potřebná pro výpočty byla převzata z literatury, případně ve vybraných případech vypočtena ab initio metodami kvantové chemie. Výsledné STF byly začleněny do již existujícího databázového systému a mohou sloužit jako vstupní data pro další termodynamické výpočty. Za účelem výpočtu složení a termodynamických vlastností neideálního homogenního plazmatu byla vypracována obecná metoda. Metoda je založena na minimalizaci celkové Gibbsovy energie pro výpočet za konstantního tlaku, případně Helhmholtzovy energie pro výpočet za konstantního objemu. Výpočetní algoritmus byl implementován do počítačového programu a použit na výpočet složení a termodynamických vlastností produktů disociace a ionizace SF6 s využitím získaných STF.
|
|
Spektroskopické studium dohasínajících výbojů v dusíku a jeho směsích
Mazánková, Věra ; Kapička, Vratislav (oponent) ; Hrachová,, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem disertační práce je studium kinetických procesů v dohasínajícím plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a dusíku ve směsi s argonem. Výsledky měření předložené v této práci jsou získány z optické emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu. Ve všech měřeních byl dobře identifikovatelný jev tzv. pink afterlow (maximální intenzita vyzařování) a vliv příměsí na tento jev. Pro měření byl vzhledem k našim experimentálním možnostem zvolen stejnosměrný výboj v proudícím režimu, kdy je možno dosáhnout časového rozlišení v řádově ms, což je pro studované jevy dostatečné. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 300-800 nm. V naměřených spektrech byly identifikovány první pozitivní, druhy pozitivní a první negativní spektrální systémy dusíku a systémy NO beta a NO gama.Experimenty byly provedeny ve dvou konfiguracích aparatury, pro měření dohasínajícího plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a pro měření dohasínajícího plazmatu ve směsi dusíku s argonem. V případě měření dusíku s příměsí kyslíku (koncentrace kyslíku do 0,2 %) byly k dispozici dvě výbojové trubice z různých materiálů – sklo PYREX a sklo QUARTZ. Aby bylo možno posoudit vliv teploty na procesy probíhající během dohasínání, byly provedeny dva typy měření za různých teplotních podmínek. Pro obě trubice bylo měření provedeno pro laboratorní teplotu 300 K a pro chlazení tekutým dusíkem (77 K) v místě spektroskopického měření. Celkový tlak byl při těchto experimentech 1 000 Pa a proud 200 mA. V naměřených spektrálních systémech byly identifikovány jednotlivé spektrální přechody a byly sestrojeny závislosti jejich intenzit na čase dohasínání. Dále byly vypočteny relativní vibrační populace jednotlivých stavů v závislosti na koncentraci kyslíku. Z relativních populací byla sestrojena i vibrační rozdělení pro jednotlivé stavy dusíku. Z výsledků obecně vyplývá, že s rostoucí koncentrací kyslíku lze pozorovat mírný nárůst populací molekulárního dusíku, ale koncentrace molekulárního iontu dusíku rapidně klesá. Při snížené teplotě se posouvá do pozdějších časů dohasínání. V trubici za skla QUARTZ lze pozorovat vymizení jevu pink afterglow už při velmi nízkých koncentracích kyslíku. Naopak dochází k nárůstu populací v pozdějším čase dohasínání. V případě směsi dusík-argon bylo měření provedeno pouze ve výbojové trubici ze skla PYREX a za teploty stěny 300 K. Konstantní byl udržován celkový výkon aktivního výboje na hodnotě 290 kW. Byl ale měněn celkový tlak v rozmezí 500-5 000 Pa a koncentrace argonu (0%-83%). Při nízkém tlaku 500 Pa je jev pink afterglow poměrně úzký a s rostoucím tlakem se jeho trvání podstatně prodlužuje. Současně se i maximum vyzařování posouvá k pozdějším časům. V závislosti na tlaku se podstatně mění i celková intenzita emise záření během dohasínání. Časový posun maxima intenzity vyzařování je v podstatě nezávislý na tlaku a maximum se nachází v pozdějším čase než v čistém dusíku. Celková intenzita vyzařování během dohasínání je ve směsi obsahující převážně argon podstatně nižší než v případě dohasínání čistého dusíku. Z dlouhodobějšího hlediska pak bude zajímavé porovnání experimentálně získaných výsledků s výsledky numerického modelování, jímž se zabývají spolupracující pracoviště na univerzitách v Portugalsku.
|
| |
|
Modelling of glow discharge positive column of oxygen in the middle pressures region
Laca, Marek ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Plašil, Radek (oponent)
Úlohou prezentovanej práce bolo vytvoriť model pozitívneho stĺpca dútnavého výboja v kyslíku v oblasti stredných tlakov (100 -1000 Pa) metódami počítačovej fyziky, konkrétne metódou chemickej kinetiky. Zameral som sa na existenciu dvoch foriem pozitívneho stĺpca výboja v kyslíku, nízko a vysokogradientnú formu s axiálnym elektrickým poľom rádovo 100 V/m a 1 kV/m. Vytvoril som spojitý model nízkoteplotného plazmatu ako stacionárne riešenie rovnice kontinuity so zanedbaním divergentného členu. Model zahrnuje dvanásť rôznych druhov častíc a reakcie medzi nimi: elektróny, základné a excitované stavy atomárneho a molekulárneho kyslíku, samozrejme negatívne a pozitívne ionty. Za konštantného tlaku som numericky riešil časový vývoj koncentrácie častíc, pokiaľ systém nedosiahol rovnovážny stav. Moje numerické výsledky boli porovnané s experimentálnymi meraniami, ktoré boli vykonané na Katedre fyziky povrchoch a plazmatu. Aby som získal zhodu medzi mojimi a experimentálnymi výsledkami, bolo nutné variovať reakčné koeficienty reakcií, v ktorých dochádza k produkcii náboja.
|
host ::
