New results of experimental investigations of the possibility and conditions of initiation of electric breakdown of air in a quasi-optical microwave beam with a subcritical field level are described. The breakdown is initiated by a linear electromagnetic (EM) vibrator placed in a traveling EM wave on the surface of the dielectric sheet facing toward the wave vector k, on its opposite surface and near it. Simultaneously, theoretical calculations of the induced electric field near its ends were carried out for all variants of the vibrator location considered in the experiments. Numerical estimates and experimental results have shown that the placement of the vibrator on the surface of a dielectric plate can initiate a breakdown of air at significantly lower levels of the EM field in the microwave beam compared to the case of placing the vibrator in “free space”, i.e.at the absence of any dielectric plates

Описаны результаты экспериментов по зажиганию электрического разряда в воздухе в радиопрозрачном герметичном объеме. Разряд зажигается в квазиоптическом линейно поляризованном СВЧ пучке с глубоко подкритическим уровнем поля и разряд инициируется закрепленным над экраном электромагнитным виб-ратором. Обработка полученных результатов позволила рассчитать эффективную площадь энергетического взаимодействия разрядной плазмы с возбуждающим его СВЧ полем. Показано, что эта площадь существенно превышает площадь поперечного сечения области разряда. DOI: 10.21883/JTF.2017.05.44441.2050 Введение Исследования газового электрического разряда, зажи-гаемого в поле квазиоптического СВЧ пучка [1], показа-ли, что при сравнительно высоких газовых давлениях p он реализуется в высокотемпературной форме [2]. Это позволяет рассматривать пути его практического приме-нения, например, для поджига газовых горючих смесей, в том числе и в их высокоскоростных потоках [3,4].В работе [2] исследовался разряд при исходной ампли-туде электрической составляющей поля E 0 в линейно поляризованном СВЧ пучке c ТЕМ структурой поля, на много порядков меньшей минимального пробойного (критического) уровня E cr , необходимого для безэлек-тродного электрического пробоя воздуха в простран-ственно однородном и непрерывном во времени СВЧ по-ле. В описанных в этой работе опытах пробой иницииро-вался параллельным вектору E электромагнитного (ЭМ) поля СВЧ пучка линейным " полуволновым" ЭМ вибра-тором. Вибратор закреплялся над помещенным в пучок металлическим экраном, перпендикулярным волновому вектору k СВЧ пучка. При этом расстояние от вибратора до плоскости экрана h было существенно меньшим четверти длины волны ЭМ поля λ.На практике возникает вопрос, какая же энергия выделяется в плазме реализующегося в этом случае глубоко подкритического СВЧ разряда? Ответить на этот вопрос можно, если ввести понятие и количе-ственно определить величину эффективной площади S ef энергетического взаимодействия разряда с ЭМ полем СВЧ пучка. Действительно, если известна амплитуда электрической составляющей исходного поля СВЧ пуч-ка E 0 в предполагаемой области зажигания разряда, то локальное значение плотности потока ЭМ энергии , протекающей через поперечное сечение этой области,где Z 0 = 120π; -волновое сопротивление " свобод-ного" пространства, а размерность поля E 0 , V/cm. При рассчитанной величине темп выделения энергии в разрядной плазмеЭто выражение и вводит понятие эффективной пло-щади S eff энергетического взаимодействия разрядной плазмы с ЭМ полем. В работе [5] величина площади S eff была оценена по результатам экспериментов. Они выполнялись с труб-чатым вибратором резонансной длины, расположенным на расстоянии h = λ/4 над плоскостью экрана, т. е. в пучности поля падающей на экран и отраженной от него ЭМ волн. Вибратор продувался потоком возду-ха. СВЧ разряд горел в кормовой области вибратора. В спутном следе горящего разряда снималось попе-речное распределение температуры торможения потока. Это позволило оценить мощность P dis и по рассчитанной величине определить велич...

The results of experimental studies of combustion of propane–air gaseous mixture when it was ignited by a microwave discharge have been described. The mixture with different propane content fills a sealed radio-transparent tube placed along the axis of a focused linearly polarized quasi-optical microwave beam at atmospheric pressure. Multi-point ignition of the mixture is carried out near one end of the tube by a pulsed microwave discharge with a surface-developed streamer structure. The growth of gas pressure in the tube as propane burned was recorded in the experiments. The microwave pulse energy being invested in high-temperature discharge plasma has been estimated in them. The minimum percentage of propane in the mixture at which the microwave discharge ignites it has been determined in experiments. The time dependence of the pressure increase in the tube as the propane burns determines the combustion process dynamics.

No abstract