Движение частиц в плазме, разгон частиц

Частицы напыляемого материала ускоряются плазменным потоком за счет действия сил вязкости и динамического напора. Для решения задачи движения частицы в плазме, выявления зависимости скорости частицы от скорости плазмы, вводят ряд допущений:

- частицы сферические одинакового диаметра;

- распределение частиц по каналу сопла равномерно;

- частицы не взаимодействуют между собой и стенками сопла;

- частицы не влияют на процессы ионизации;

- отсутствует испарение частиц.

Тогда по данным С.Б. Митина уравнение движения частиц в потоке плазмы можно представить [1]:

(1)

где х- путь, пройденный частицей;

V₁ – cкорость частицы;

V_п– скорость плазмы;

γ₁ – плотность частицы;

γ_п– плотность плазмы;

d- диаметр частицы;

С_х– коэффициент аэродинамического сопротивления.

Для плазменных струй, характеризующихся числом Рейнольдса R < 0,2 (вязкие струи) для расчетов принимают

Скорость частиц на порядок меньше скорости движения потоков в плазме (V_пл ~ 1000…2000 м/сек; V₁ ~ 20…200 м/сек), поэтому, пренебрегая V₁ по сравнению с V_пл получают соотношение:

(2)

и интегрируя выражение (2) в предположении, что γ_п , V_п , С_х - постоянны и равны соответствующим средним по длине и по сечению потока параметрам, после преобразований имеем:

(3)

где V_о- начальная скорость частицы вдоль потока.

При выведении частицы в поток, имеем V_о = 0, тогда соотношение между V_{частицы} и V_плазмыбудет:

(4)