- Получена полуэмпирическая оценка констант скоростей реакций ассоциативной ионизации с участием электронно-возбужденных атомов азота N(2P) + N(2P) - e + N2+ и N(2P) + O(3P) - e + NO+. Впервые показана необходимость учета этих процессов для адекватного описания результатов экспериментов по аномально медленному распаду газоразрядной азотной плазмы, данных по динамике роста концентрации электронов в розовом послесвечении разрядов в азоте и увеличению скорости вторичной ионизации при добавлении в поток диссоциированного азота молекул NO.
- Разработана модель быстрого нагрева азотно-кислородных смесей, возбужденных газовым разрядом. В рамках этой модели основной нагрев происходит в реакциях предиссо-циации сильновозбужденных электронных состояний кислорода, которые заселяются либо электронным ударом, либо при тушении возбужденных состояний N2. Впервые для каждой из этих реакций получены величины энергии, затрачиваемой на нагрев газа в результате релаксации поступательных степеней свободы образующихся атомарных частиц. Впервые для воздуха получена зависимость доли энергии разряда, поступающей в нагрев газа - от величины приведенного электрического поля E/N. Эта зависимость может быть использована для упрощенного описания явления быстрого нагрева.
- Представлена модель формирования колебательной функции распределения метаста-бильных электронно-возбужденных состояний N2(A3Z + ,v). Впервые показана необходимость учета влияния колебательного распределения N2(A3Z + ,v) на скорость нагрева азота в газоразрядной плазме.
- Разработана численная модель, позволяющая при заданном токе исследовать формирование очередного элемента лидерного канала в воздухе. В рамках этой модели впервые были получены и проанализированы зависимости скорости лидера от тока, что является важным шагом на пути построения полной самосогласованной модели лидерного процесса. Разработанная в диссертации модель включает процессы ассоциативной ионизации, быстрого нагрева газа и газодинамического разрежения плазменного канала, которые являются ключевыми для определения характеристик начальной стадии эволюции лидерно-го канала.
- Представлена модель воспламенения водород-кислородных смесей, дополненная реакциями с участием молекул синглетного кислорода O2(a1Ag). Впервые в рамках единой модели удалось описать все основные экспериментальные данные по динамике тушения синглетного кислорода в H2 : O2 смесях в диапазоне температур T0 = 300 - 1000 K. Выделены главные процессы, определяющие влияние O2(a1Ag) на воспламенение водород-кислородных и водородо-воздушных смесей и проведено сравнение влияния добавок молекул O2(a1Ag) и атомов кислорода на времена индукции данных смесей.
- Разработана самосогласованная модель, описывающая воздействие электрического разряда на водородо-воздушные смеси. Впервые показана важная роль нарабатываемых в разряде возбужденных атомов O(1D) в механизме низкотемпературного окисления водорода. Получено согласие результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными по окислению водорода и времени воспламенения стехиометрической водородо-воздушной смеси импульсно-периодическим наносекундным разрядом.
2.Грудницкий В.Г., Попов Н.А., Сопин П.И. Численное моделирование течения газа при инжекции РЭП в рабочую среду плазмохимического реактора // Математическое модели-рование. Физико-химические свойства вещества. М. Наука. 1989. C. 269-282.
3.Popov N.A. Associative ionization processes in nitrogen with metastable atom contribution // Proc. XX ESCAMPIG / Ed. by L.Tsendin (St.Petersburg, Russia, 1992). P. 93.
4.Грудницкий В.Г., Попов Н.А. Выделение одиночных и взаимодействующих разрывов в расчетах нестационарных течений газа // Математическое моделирование. 1992. Т. 4. № 12. С. 72.
5.Попов Н. А. Численное моделирование газодинамических процессов в химически реа-гирующих смесях // В сб. Алгоритмы для численного исследования разрывных течений (при быстром выделении энергии в областях сложной формы). М.: Труды ВЦ РАН. 1993. C. 99-143.
6.Попов Н.А. Исследование распада плазмы импульсного СВЧ - разряда в воздухе // Письма в ЖТФ. 1993. T. 19. Вып. 7. C. 89-93.
7.Клоповский К.С., Муховатова А.В., Попов А.М., Попов Н.А., Поповичева О.Б., Рахимо¬ва Т. В. Особенности актинометрических измерений заселенности метастабильных состоя¬ний в азоте высокого давления, возбуждаемом сильноточным электронным пучком // Фи¬зика плазмы. 1993. T.19. № 9. C. 1162-1169.
8.Попов Н. А. Исследование неустойчивости несамостоятельного СВЧ - разряда в азотно-кислородных смесях // ТВТ. 1994. T. 30. № 2. C. 177-182.
9.Попов Н.А. Влияние колебательного возбуждения молекул озона на динамику состава азотно-кислородных смесей // В сб. Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ -волн. М. Наука. 1994. Труды ИОФ РАН. T. 47. C. 132-140.
10.Попов Н.А. Моделирование плазмохимических процессов, инициируемых мощным СВЧ - разрядом в воздухе // Физика плазмы. 1994. T. 20. № 3. C. 335-343.
11.Веденин П.В., Попов Н.А. Исследование динамики и кинетики СВЧ - стримера в азоте и воздухе // Письма в ЖТФ. 1994. T. 20. №. 13. C. 85-90.
12.Грудницкий В.Г., Корнилов В.Б., Попов Н.А., Рыгалин В.Н. Исследование газодинами-ческих процессов, инициируемых дискретной лазерной искрой в воздухе // ТВТ. 1994. T. 30. № 4. C. 521-529.
13.Klopovsky K.S., Mukhovatova A.V., Popov A.M., Popov N.A., Popovicheva O.B, Rakhimova T.V. // Kinetics of metastable states in high-pressure nitrogen plasma pumped by high-current electron beam // J. Phys. D.: Appl. Phys. 1994. V. 27. P. 1399-1405.
14.Клоповский К.С., Ковалев А.С., Лопаев Д.В., Попов Н.А., Рахимов А.Т., Рахимова Т.В. Новый механизм образования синглетного кислорода в процессах с участием колебатель-но-возбужденных молекул озона // ЖЭТФ. 1995. T. 106. Вып. 4. C. 1080-1099.
15.Веденин П.В., Попов Н.А. Исследование параметров плазменного канала и динамики СВЧ - стримера в азоте и воздухе // ЖЭТФ 1995. T.108. Вып. 2(8). C. 531-537.
16.Клоповский К.С., Попов Н.А., Прошина О.В., Рахимов А.Т., Рахимова Т.В. О влиянии колебательного возбуждения озона на коэффициент прилипания электронов к молекуле O3 // Физика плазмы. 1997. T. 23. № 2. C. 183-189.
17.Власов М.Н., Клоповский К.С., Лопаев Д.В., Попов Н.А., Рахимов А.Т., Рахимова Т.В. Механизм образования синглетного кислорода в верхней атмосфере // Космические ис-следования. 1997. T. 35. № 3. C. 219-225.
18.Попов Н. А. Об особенностях распада фотоплазмы, созданной излучением кольцевого скользящего разряда // ЖТФ. 1998. T. 68. № 7. С. 51-56.
19.Klopovsky K.S., LopaevD.V., PopovN.A., RakhimovA.T., Rakhimova T.V. // Heterogeneous quenching of O2(1Ag) molecules in H2 : O2 mixtures // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 3003-3012.
20.Баландин А.А., Клоповский К.С., Лопаев Д.В., Попов Н.А., Рахимов А.Т., Рахимова Т.В. Исследование процессов тушения молекул O2(1Ag) в смеси водорода и кислорода в быс-тропроточном реакторе // Физика плазмы. 1999. T. 25. № 11. C. 969-980.
21.Bityurin V., Klimov A., Leonov S., Brovkin V., Kolesnichenko Y., Popov N., Van Wie D.M. Shock waves structure and velocity at propagation through non-homogeneous plasma // AIAA 2000-2571, 2000. 11 p.
22.Иванов В.В., Попов Н.А., Прошина О.В., Рахимова Т.В., Рулев Г.Б., Саенко В.Б. Ис-следование процессов образования и гибели озона при фотолизе кислорода в камере ВУФ озонатора // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. Вып.1. С. 65-71.
23.Попов Н.А. Исследование механизма быстрого нагрева азота и воздуха в газовых раз-рядах // Физика плазмы. 2001. T. 27. № 10. C. 940-950.
24.Манкелевич Ю.А., Паль А.Ф., Попов Н.А., Рахимова Т.В., Филиппов А.В. Динамика тока и механизмы развития неустойчивости несамостоятельного тлеющего разряда в азоте // Физика плазмы. 2001. T. 27. C. 1035-1045.
25.Попов Н.А. Исследование пространственной структуры ветвящихся стримерных кана¬лов коронного разряда // Физика плазмы. 2002. T. 28. № 7. C. 664-672.
26.Веденин П.В., Попов Н.А. Распространение СВЧ разряда высокого давления в допро-бойных полях. Формирование плазменных структур. // ЖЭТФ. 2003. T. 123. № 1. C. 49-63.
27.Попов Н.А. Формирование и развитие лидерного канала в воздухе // Физика плазмы. 2003. T. 29. № 8. C. 754-767.
28.Vasiljeva A.N., Klopovsky K.S., Kovalev A.S., Lopaev D.V., Mankelevich Y.A., Popov N.A., Rakhimov A.T., Rakhimova T.V. // On the possibility of O2(a1Ag) production by a non-self- sustained discharge for oxygen-iodine laser pumping // J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. V. 37. P. 2455-2468.
29.Savin Yu.V., GoryachevL.V., Adamenkov Yu.A., Rakhimova T.V., Mankelevich Yu.A., Popov N.A., Adamenkov A.A., Egorov V.V., Ilyin S.P., Kolobyanin Yu.V., Kudryashov E.A., Vyskubenko B.A. Singlet oxygen production and quenching mechanisms in travelling microwave discharges // J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. V. 37. P. 3121-3128.
30.Berezhetskaya N.K., Gritsinin S.I., Kop´ev V.A., Kossyi I.A., Popov N.A., Silakov V.P., Van Wie D.M. Microwave discharge as a method for igniting combustion in gas mixtures // 43th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition (10-13 January, 2005, Reno). AIAA 2005¬991. 15 p.
31.Васильева А.Н., Клоповский К.С., Ковалев А.С., Лопаев Д.В., Манкелевич Ю.А., Попов Н.А., Рахимов А. Т., Рахимова Т.В. Генерация синглетного кислорода в несамостоятельном разряде // Физика плазмы. 2005. T. 31. № 4. C. 361-375.
32.Знаменская И.А., Коротеев Д.А., Попов Н.А. Наносекундный сильноточный разряд в сверхзвуковом потоке газа // Теплофизика высоких температур. 2005. Т. 43. С. 820-827.
33.Kovalev A.S., Lopaev D.V., Mankelevich Yu.A., Popov N.A., Rakhimova T.V., Poroykov A.Yu., CarrollD.L. // Kinetics of O2(b1 Ig) in oxygen RF discharges // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. P. 2360-2370.
34.Попов Н. А. Моделирование продольного тлеющего разряда в потоке горячего воздуха при атмосферном давлении // Физика плазмы. 2006. T. 32. № 3. C. 264-272.
35.Starikovskaia S.M., Anikin N.B., Kosarev I.N., Popov N.A., Starikovskii A.Yu. Analysis of ignition by nonequilibrium sources. Ignition of homological series of hydrocarbons by volume nanosecond discharge // 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition (9-12 January, 2006,Reno). AIAA 2006-0616.
36.Грицинин С.И., Князев В.Ю., Коссый И.А., Попов Н.А. Микроволновой факел как плазмохимический генератор окислов азота // Физика плазмы. 2006. Т. 32. С. 565-570.
37.Rakhimova T.V., Kovalev A.S., Klopovsky K.S., Lopaev D.V., Mankelevich Yu.A., Vasilieva A.N., Braginsky O.V., PopovN.A., Proshina O.V., RakhimovA.T. Singlet oxygen generator operating at high oxygen pressure // 37th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference. (San Fran¬cisco, USA. 2006). AIAA 2006-3762.
38.Bityurin V.A., Bocharov A.N., Popov N.A. Numerical simulation of the discharge in super¬sonic flow around a sphere // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition (8-12 Janu¬ary, 2007, Reno). AIAA 2007-0223. 14 p.
39.Popov N.A., Kossyi I.A. Nonequilibrium excitation of hydrogen-oxygen mixture and its in-fluence on ignition // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition (8-12 January, 2007, Reno). AIAA 2007-1031. 27 p.
40.Kossyi I.A., Gritsinin S.I., Guschin P.A., Knyazev V.Yu., Popov N.A. Microwave torch as tool for an airflow chemical transformation // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhi¬bition (8-12 January, 2007, Reno). AIAA 2007-0429.
41.Попов Н. А. Влияние неравновесного возбуждения на воспламенение водород-кислородных смесей // ТВТ. 2007. Т. 45. № 2. С. 296-315.
42.Попов Н.А. Реакции с участием синглетного кислорода O2(a1Ag) и их влияние на вос-пламенение H2 : O2 смесей // V Международный симпозиум по теоретической и приклад¬ной плазмохимии (3-8 сентября, г. Иваново, 2008). T. 1. С. 266-269.
43.Попов Н.А. Воздействие импульсного сильноточного разряда на водородо-воздушные смеси // Физика плазмы. 2008. Т. 34. № 5. С. 414-430.
44.Bityurin V.A., Bocharov A.N., Popov N.A. Direct current discharge in supersonic flow // 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibition (January, 2008, Reno). AIAA 2008-1385.
45.Попов Н.А. Колебательная кинетика электронно-возбужденных состояний N2(A3Zu+, v) в газоразрядной плазме // V Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (3-8 сентября, г. Иваново, 2008). T. 1. С. 125-129.
46.Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Попов Н.А. Численное моделирование электрического разряда в сверхзвуковом потоке // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2008. № 4. С. 160-171.
47.Попов Н.А. Реакции ассоциативной ионизации в азоте с участием возбужденных ато¬мов // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 5. С. 482-496.
48.Бережецкая Н.К., Грицинин С.И., Копьев В.А., Коссый И.А., Кулешов П.С., Попов Н.А, Старик А.М., Тарасова Н.М. Воспламенение горючей смеси в замкнутом объеме, иниции-рованное мощным электрическим разрядом // Физика плазмы. 2009. Т. 35. С. 520-532.
49.Попов Н.А. Исследование образования лидерного канала и скорости его распростра¬нения в воздухе // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 9. С. 855-863.