книги из ГПНТБ / Альперт, Я. Л. Волны и искусственные тела в приземной плазме

104 ГЛ. II. ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ, ДВИЖУЩИХСЯ В ПЛАЗМЕ

(Ро 0). заряд которого равен Q0, когда ср (г) = — = —

но плазма еще достаточно возмущена, концентрация при­

Формула (11.44) хорошо перекрывается с формулой (11.40),

действующей в области, где и поле — куло­

новское ([48, 491). Зависимости N\ulN0 во всей возму­ щенной области изображены на рис. 34 для р0 = 0,07D и различных значений потенциала тела ф0. Видно, что вблизи тела концентрация притягивающихся частиц

7Vi"nf заметно возрастает. Для кулоновского центра зна­ чения TVjnf увеличиваются еще больше. Например, при

s 10. ВОЗМУЩЕНИЯ ВБЛИЗИ КВАЗИПОКОЯЩИХСЯ ТЕЛ 107

иФ1 (г) — потенциал поля на границе двойного слоя. Потенциал ф (г) удается рассчитать лишь методами

численного интегрирования. Соответствующие резуль­

таты расчетов потенциала ф (г) для ■ = 1 0 и р0 D

в дальней и ближней зонах тела и полученных по этим данным зависимостей концентраций притягиваемых и от­ талкиваемых инфинитных частиц изображены на рис. 36 и 37. Естественно, что кривые, изображенные на рис. 36, довольно хорошо «сшиваются» с началом кривых, приве­ денных на рис. 37, т. е. на границе двойного слоя, которая на рис. 37 условно соответствует началу координат, так как D р0. Важной физической особенностью структуры плазмы в окрестности большого тела является уменьше­ ние концентрации не только отталкиваемых инфинитных частиц. Объясняется это тем, что скорость притягивае­ мых частиц в двойном слое сильно увеличивается, а их поток сохраняется. Концентрация инфинитных частиц может, однако, также увеличиваться около тела при хорошей отражающей способности его поверхности. При абсолютном отражении частиц, как это видно из рис. 38, на котором приведены результаты соответствующих чис-

Такие условия вряд ли часто реализуются в опытах

108 гл II. ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ, ДВИЖУЩИХСЯ В ПЛАЗМЕ

на космических телах. Однако в отдельных случаях могут наблюдаться промежуточные случаи или локальные эффекты почти полного отражения частиц, усложняющие эффекты в плазме в окрестности тел сложной структуры,

Рис. 36. Зависимости потенциала плазмы и относительной концентра­ ции инфинитных частиц iVirit от расстояния от поверхности заряжен­

ного шара большого размера.

какими являются ИСЗ или космические ракеты. Эти обсто­ ятельства следует иметь в виду при постановке и анализе

р0 <^Х> и р0>>1>). При движении тела, даже при малых его скоростях, эффекты в его окрестности отличаются радикальным образом от случая V0 = 0 уже при неболь­ ших потенциалах тела. Рассмотрим первоначально соот­ ветствующие явления в окрестности малого сферического тела радиуса р0<^D , достаточно полно исследованные теоретически (Москаленко [50], Князюк, Москаленко

Рис. 37. Зависимости потенциала плазмы и относительной концент­ рации инфинитных частиц /Vlnf от расстояния от поверхности заря­

женного шара в ближней зоне шара.

Рис. 38. Зависимости относительных концентраций N^nt/N0 и

ЛГГпГ/ЛГ0 от расстояния от поверхности абсолютно отражающего шара большого размера.

электрическое поле в плазме — слабое, и можно принять, что во всей области расстояний оно также убывает по ку­ лоновскому закону, поскольку при г D потенциальная энергия заряженных частиц меньше кинетической энер­ гии их теплового движения. Это существенно упрощает расчеты. Концентрацию притягивающихся частиц (т. е. ионов в случае ф0 0) можно выразить в этом случае в виде

ющие формулы даны в предыдущем разделе этого па­ раграфа), а функция / выражается в квадратурах и ее можно рассчитать численными методами. Результаты

верхности тела, полностью нейтрализующей падающие на

циала тела структура плазмы существенно изменяется. Так, уже при ф 0 ж %Т/е(см. рис. 39), вследствие влияния электрического поля, преобладает всюду сгущение час­ тиц: N (г, ft) ]> N 0. При этом максимальная фокусировка, максимальное значение Nmax (г, ft) образуется на оси

и zmax/po = 3. Однако в непосредственной близости от поверхности тела при малых значениях ф 0 образуется

§ 10. ВОЗМУЩЕНИЯ ВБЛИЗИ КВАЗИПОКОЯЩИХСЯ ТЕЛ Ц 1

112 ГЛ. II. ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ, ДВИЖУЩИХСЯ В ПЛАЗМЕ

разрежения постепенно исчезает, увеличивается степень сгущения частиц, максимум N приближается к телу. Когда ф0 == 200 иТ/е,

С увеличением скорости тела положение максимума ATmajc,

образом, как и в случае V0^> vt, два эффекта, «конкури­ рующие» между собой, определяют структуру возмущения в окрестности медленно движущегося тела: «затенение» частиц сзади тела и «фокусировка» электрическим полем.

центрации ионов и электронов и распределение потенци­

N{ ( г , д)

F0 = 0 (формулы для них даны в предыдущем разделе это­ го параграфа для инфинитных притягивающихся (ионов) и отталкиваемых (электронов) частиц).

Графики же функций fNи Д,, рассчитанные в [52] чис­ ленными методами, приведены для различных значений

-еф0!х,Т на рис. 42 и 43.