Method of calculating electrical field intensity of an arc constricted in the discharge channel of a plasma jet generator

A new method of calculating electrical, thermal, and geometrical characteristics of an arc constricted in the discharge channel is presented. The method is based on the two-layer arc theory. The conditions governing the compressing of an arc within a plasma jet microgenerator are determined. The energy equation of a cylindrical arc is solved considering a non-linear character of the electrical conductivity function and of the heat conduction coefficient. Model calculations of the arc parameters in plasma jet microgenerators are performed for the conditions of strong compressing the arc column by the metal, water-cooled walls of the channel. The results obtained appear to be highly reliable, which is confirmed by experiments on laminar plasma jet microgenerators operating with various plasma gases.

---

W artykule opisano nową metodę obliczenia charakterystyk elektrycznych, cieplnych i geometrycznych łuku ściśniętego ściankami kanału wyładowczego. Podstawą tej metody jest teoria łuku dwuwarstwowego. Określono warunki ograniczające ściśnięcie łuku ściankami mikroplazmotronu. Rozwiązano równanie energii części cylindrycznej kolumny łuku, uwzględniając nieliniowości konduktywności elektrycznej i współczynnika przewodzenia ciepła. Wykonano przykładowe obliczenia parametrów łuku mikroplazmotronów w warunkach intensywnego ściśnięcia kolumny ściankami kanału metalowego, chłodzonego wodą. Uzyskane wyniki charakteryzują się wysokim stopniem wiarygodności, potwierdzonym badaniami eksperymentalnymi mikroplazmotronów laminarnych pracujących z różnymi gazami plazmotwórczymi.