Himičeskaâ fizikaHimičeskaâ fizikaХимическая физика0207-401XThe Russian Academy of Sciences67481810.31857/S0207401X23100084PFXYKUCombustion, explosion and shock wavesГорение, взрыв и ударные волныUnknownInvestigation of Ionization Processes Before A Strong Shock WaveИсследование ионизационных процессов перед сильной ударной волнойKotovM. A.КотовМ. А.kotov@ipmnet.ruKozlovP. V.КозловП. В.kotov@ipmnet.ruOsipenkoK. Yu.ОсипенкоК. Ю.kotov@ipmnet.ruGerasimovG. Ya.ГерасимовГ. Я.kotov@ipmnet.ruLevashovV. Yu.ЛевашовВ. Ю.levashovvy@imec.msu.ruBykovaN. G.БыковаН. Г.kotov@ipmnet.ruZabelinskyI. E.ЗабелинскийИ. Е.kotov@ipmnet.ruIshlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences, Moscow, RussiaИнститут проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наукInstitute of Mechanics, Moscow State University, Moscow, RussiaИнститут механики Московского государственного университета им. М.В. ЛомоносоваInstitute of Mechanics of Lomonosov Moscow State UniversityИнститут механики МГУ им. М.В. Ломоносова011020234210424928022025Copyright ©; 2023, М.А. Котов, П.В. Козлов, К.Ю. Осипенко, Г.Я. Герасимов, В.Ю. Левашов, Н.Г. Быкова, И.Е. ЗабелинскийCopyright ©; 2023, М.А. Котов, П.В. Козлов, К.Ю. Осипенко, Г.Я. Герасимов, В.Ю. Левашов, Н.Г. Быкова, И.Е. Забелинский2023М.А. Котов, П.В. Козлов, К.Ю. Осипенко, Г.Я. Герасимов, В.Ю. Левашов, Н.Г. Быкова, И.Е. ЗабелинскийМ.А. Котов, П.В. Козлов, К.Ю. Осипенко, Г.Я. Герасимов, В.Ю. Левашов, Н.Г. Быкова, И.Е. Забелинскийhttps://transsyst.ru/0207-401X/article/view/674818

Using a double-diaphragm shock tube DDST-M of the Institute of Mechanics, Moscow State University, a series of probe measurements of the low-temperature plasma parameters ahead the front of an incident shock wave (SW) are carried out. Nitrogen, oxygen, air, and argon are used as the working gases. The results obtained make it possible to describe the processes of the photoelectric effect and photoionization of the gas particles due to the hard radiation of a shock-heated medium and to evaluate the effect of these processes on the change in the probe potential. The probe measurements are synchronized with the registration of the light flux, using an avalanche photodiode (PD) and a 9-frame K011 video camera located at the end of the shock tube. Data from the camera and piezoelectric sensors record the dynamics of the opening of the diaphragm and the process of the formation of an SW in the studied gas.

С помощью двухдиафрагменной ударной трубы DDST-M Института механики МГУ проведена серия зондовых измерений параметров низкотемпературной плазмы перед фронтом падающей ударной волны. В качестве рабочих газов использовали азот, кислород, воздух и аргон. Полученные результаты позволяют описать процессы фотоэффекта и фотоионизации частиц исследуемого газа за счет жесткого излучения от ударно-нагретой среды и оценить влияние этих процессов на изменение потенциала зонда. Зондовые измерения синхронизированы с регистрацией светового потока, которая осуществлялась с использованием лавинного фотодиода и 9-кадровой видеокамеры К011, расположенных в торце ударной трубы. Данные с камеры и пьезоэлектрические датчики регистрируют динамику открытия диафрагмы, а также процесс формирования ударной волны в исследуемом газе.

shock waveprobe techniquephotoelectric effectphotoionizationnitrogenoxygenairargonударная волназондовая методикафотоэффектфотоионизацияазоткислородвоздухаргон.Kapper M.G., Cambier J.-L. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. № 113308.Суржиков С.Т. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 7. С. 48.Nomura S., Lemal A., Kawakami T., Fujita K. // AIAA Paper. № 2018-0741.Johnston C.O., Mazaheri A., Gnoffo P. et al. // AIAA Paper. № 2011-3145.Brandis A., Johnston C., Cruden B., Prabhu D., Bose D. // J. Thermophys. Heat Transf. 2015. V. 29. P. 209.Горелов В.А., Киреев А.Ю. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2014. Т. 15. № 1. С. 1.Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Физматлит, 2008.Власов П.А., Смирнов В.Н., Тереза А.М. // Хим. физика. 2016. Т. 35. №. 6. С. 35.Weymann H.D. // Phys. Fluids. 1969. V. 12. P. 1193.Kim M., Gülhan A., Boyd I.D. // J. Thermophys. Heat Transf. 2012. V. 26. P. 244.Weymann H.D. // Phys. Fluids. 1960. V. 3. P. 545.Holmes L.B., Weymann H.D. // Phys. Fluids. 1969. V. 12. P. 1200.Горелов В.А., Кuльдюшова Л.А., Чернышев В.М. // Уч. записки ЦАГИ. 1977. Т. 8. № 6. С. 49.Nomura S., Kawakami T., Fujita K. // J. Thermophys. Heat Transf. 2021. V. 35. P. 518.Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965.Demidov V.I., Ratynskaia S.V., Rypdal K. // Rev. Sci. Instrum. 2002. V. 73. P. 3409.Забелинский И.Е., Козлов П.В., Акимов Ю.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 22.Campbell M.F., Parise T., Tulgestke A.M., Spearrin R.M., Davidson D.F., Hanson R.K. // Shock Waves. 2015. V. 25 P. 651.Wilson R. // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. P. 2261.Wilson R. // J. Appl. Phys. 1966. V. 37. P. 3161.Prutton M. Introduction to surface physics. Oxford: University Press, 1994.Рухляда Н.Я., Вишератин Р.К. // Вопр. ат. науки и техники. Сер.: “Ядерно-реакторные константы”. 2014. № 2. С. 95.Lemmon E., Huber M.L., McLinden M.O. NIST standard reference database 23: Reference fluid thermodynamic and transport properties-REFPROP. Ver. 8.0. Gaithersburg: NIST, 2007.Colonna G., Capitelli M., Laricchiuta A. Hypersonic meteoroid entry physics. IOP Publishing, 2019.Watabene K., Zelikoff M. // J. Opt. Soc. Amer. 1953. V. 43. P. 753.Thompson B.A., Harchek P., Reeves R.R., Jr. // J. Geophys. Res. 1963. V. 68. P. 6431.Макогон М.М. // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 9. С. 764.Patterson E.M., Gillespie J.B. // Appl. Optics. 1989. V. 28. P. 425.Generalov N.A., Losev S.A. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 1966. V. 6. P. 101.Душин В.К., Забелинский И.Е., Шаталов О.П. // ЖПС. 1983. Т. 39. № 3. С. 440.Зуев А.П., Стариковский А.Ю. // ЖПС. 1990. Т. 52. № 3. С. 455.Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Ибрагимова Л.Б., Кузнецова Л.А., Шаталов О.П. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2004. Т. 2. № 1. С. 1.Левашов В.Ю., Козлов П.В., Быкова Н.Г., Забелинский И.Е. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 1. С. 16.Fujita K., Matsuda A., Sato S., Abe T. // Rarefied Gas Dynamics: 22nd Intern. Sympos. IOP Publ., 2001. P. 780.Fujita K., Sato S., Abe T., Matsuda A. // AIAA Paper. № 2001-2765.Yamada G., Ago S., Kawazoe H., Obayashi S. // J. Fluid Sci. Technol. 2014. V. 9. № 5. P. 70.