Отзыв оппонента Синкевича О.А. (Исследование влияния малых газовых добавок и постоянного электрического поля на параметры сильно неоднородного СВЧ разряда пониженного давления методом математического моделирования)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Александра Юрьевича Титова «Исследование влияния малых газовых добавок и постоянного электрического поля на параметры сильно неоднородного СВЧ разряда пониженного давления методом математического моделирования», представленную на соискание ученой степени кандидата физико — математических наук по специальности 01.04.08 - "Физика плазмы"' Актуальность темы исследования.

Одной из важных проблемой физики плазмы является исследование методов управления параметрами газовых разрядов: использование смесей рабочих газов, комбинированных разрядов постоянного и переменного электрических полей, создание разрядов различной однородности, концентрации и температуры компонент разряда и т.п.. Научная новизна положений, результатов и выводов, сформулированных в диссертации В рамках численного моделирования, выполненного на основе одно и двумерных моделей, исследовано влияние малых добавок азота и аргона на характеристики неоднородного электродного СВЧ разряда в водороде. Установлен различный характер влияния этих добавок на плазму в приэлектродной области и областях, удаленных от электрода, и списан механизм этого влияния. Продемонстрировано влияние внешнего постоянного электрического поля на потоки заряженных частиц на поверхность электродного СВЧ разряда в водороде.

Соответствие расчетных и экспериментальных данных позволило обосновать эффективность использования малых добавок азота и аргона на характеристики неоднородного электродного СВЧ разряда в водороде. Оценка структуры и содержания диссертации Диссертация А.1О. Титова написана каноническим образом н состоит из введения, пяти глав, заюпочения и списка литературы. Объем диссертации 119 с., включая 43 рисунка и 5 таблиц. Список литературы насчитывает 192 наименования. Введение содержит обоснование целей исследования и краткое описание работы.

Глава 1 содержит литературный обзор способов получения СВЧ плазмы н инициирования разрядов при малых уровнях падающей мощности, когда разряды, неограниченные внещними стенками, сильно неоднородны. Оритинальные результаты автора диссертации представлены в главах 1-4. В главе 2 описаны разработанные автором одно- и двумерные моделей электродного СВЧ разряда. Одномерная сферически симметричная модель включают в себя уравнение для СВЧ поля в плазме в квазистатическом приближении В двумерном приближении напряженность СВЧ поля в разрядной камере с плазмой находится нз решений уравнений Максвелла.

Геометрия разрядной камеры, приведенная на рнс. 1, соответствует геометрии разряда, для которой проводились сравнения результатов расчета с экспериментом. Основным достижением этой главы является достаточно подробный учет различных реакций, происходящих в разряде. В главе 3 рассмотрены некоторые результаты, полученные, в основном, при одномерном моделировании электродного СВЧ разряда.

Исследовано влияние диэлектрического покрытия металлического электрода. Наличие покрытия приводит к изменению электродинамики разряда, осаждению зарядов на поверхности диэлектрика, изменению каталитических свойств поверхности антенны и параметров плазмы СВЧ разряда в водороде при пониженном давлении В главе 4 исследуется влияние малой добавки аргона на параметры ,. электродного СВЧ разряда в водороде при давлении 1 Тор. Используя модель разряда главы 2 и учитывая кинетические процессы в водороде с участием атомов аргона„ проводятся двумерные расчеты характеристик разряда.

Демонстрируется качественное согласит расчетов с результатами экспериментов. В главе 5 на основе двумерного самосогласованного моделирования исследована возможность управления параметрами неравновесного сильно неоднородного злектродного СВЧ разряда в водороде при давлении 1 Тор с помощью внешнего постоянного напряжения, прнкладываемого между здектродом!антенной и стенками разрядной камеры.

Ранее исследовалось влияние постоянного поля только на приэдектродную область разряда. В рамках настоящего исследования изучались аксиальные и раднааьные распределения излучения во всем обьеме разряда. Экспериментально быяо показано, что прн отрицательных напряжениях на антенне относительно камеры разряд концентрируется у торца антенны н интенсивность излучения возрастает прн увеличении напряжения во всем объеме разряда. Положительные нанряження практически не влияют на СВЧ разряд. На основе двумерного моделирования был проведен анализ полученных экспериментальных результатов. В соответствии с поставленной задачей дяя других граничных условий быда модифицирована модель, описанная в главе 2.

Эти данные, бесспорно„являются важным математическим и физическим результатом, позволяющим более надежно проводить оценки ситуаций, которые могут возникнуть в устройствах, использующих плазму водорода в качестве рабочего тела. Научная ценность работы определяется обширностью кинетических процессов, используемых при численном анализе рассмотренных в диссертации задач и важных количественных результатов, отразкающих влияние добавок азота и аргона на разряд в водороде.

Для физики газового разряда представляет ценность численный анализ эффективности использования комбинированных электрических полей для воздействия на характеристики разряда, в частности характер выходящего из плазмы излучения.. Работа не лишена замечаний; 1. Несмотря на использования при расчетах внушительной базы различного рода кинетических процессов (главы 2, 3, таблица 3.1) отсутствует детальный анализ результатов численного моделирования, полученных с учетом этих кинетических механизмов и дающих основной вклад в изучаемые явления. Полезно было бы выделить основные каналы, по которым кинетика влияет на наблюдаемые в эксперименте процессы.

2. Отсутствуют детальные оценки роли излучения в балансе энергии. 3. Не обсуждается достоверность данных о сечениях неупругих столкновений электронов с тяжелыми частицами сорта 1 1-го и 2-го рода (<г',„(г)), использованных при решении уравнений 2,6-2.8. 4. В заключении к диссертации написано «Результаты моделирования качественно согласуются с результатами измерения интенсивности излучения линии Н„.». Поэтому вызывает сожаление отсутствия количественных сравнений экспериментальных данных 1рис. 5.6) с расчетными (рис, 5.7).

Не указана погрешность экспериментов. Удивляет, что использование столь мощной математической «артиллерии» и красивых картинок приводит к столь скромным качественным результатам. 5. Задачу главы 5, в которой используется внешний источник напряжения, следовало бы решать с учетом внешней электрической цепи. Вместо странных граничных условий, приведенных в параграфе 5.2, использовать равенство тока, идущего из плазмы на электрод, току во внешней электрической цепи. 6.

В работе содержится целый ряд различного рода огрехов, на которых я не стану подробно останавливаться: обоснование вида граничных условий, используемых в работе, отсутствие обсуждение возможности не единственности стационарных решений. Нелинейная система балансовых уравнения, использованная в работе, может выходить на стационарные режимы, которые являются не устойчивыми .

Мои претензии к работе достаточно характерны для многих современных численных расчетов, полученных на стандартных расчетных схемах, —.много расчетных данных, но мало физического анализа. Отмеченные замечания не снижают общей ценности данной научной работы. Диссертация «Исследование влияния малых газовых добавок и постоянного электрического поля на параметры сильно неоднородного СВЧ разряда пониженного давления методом математического моделирования»" представляет собой законченную научно-квалификационную работу. Автореферат отражает основное содержание диссертации.

специальности 01,04.08 - ". изика плазмы". Ю Ж:Хой- Профессор кафедры Инженерной теплофнзикн Синкевич Олег Арсеньевич Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" ! 11250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.14. +7 495 362-70-01 (ректор) +7 495 3б2-89-38 Е-ша11: Ьир: рпз еряю боте с персоналом, ';"..;,: ...,,. 7Н.Г. Савин! На* Я. Снн! в доку. дальней аю согласие на включение своих персональных данных лтой диссертации Алекса~яра Юрьевича Титова, и их Считаю, что диссертация «Исследование влияния малых газовых добавок и постоянного злектрического поля на параметры сильно неоднородного СВЧ разряда пониженного давления методом математического м одел иров анна я" соответствует критериям «Положения о порядке присуждения ученых степеней № 842 от 24.09.2013г.», предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор" Александр 1Орьевнч Титов заслуживает присвоения ей ученой степени кандидата физико-математических наук по .