Properties of microdischarge plasma in the vortex air flow

In this paper the microdischarge in a vortex gas flow was studied. The important values in it are components of the flow velocity transverse to the current channel. This provides both enhanced heat-mass transfer of the plasma to the surrounding environment and the gliding of the discharge along the surface of the electrodes. The first contributes to the nonisothermal nature of the plasma, and the second reduces the removal of the material of the electrodes into the plasma. The temperatures of excited vibrational levels and excited rotational levels of molecules ware determined from an emission spectra of the microdischarge by using a Specair code. The electric field in the microdischarge plasma was estimated by the dependence of the voltage drop on the discharge at different interelectrode distances. The average electron energy and the electron energy distribution function were determined using code Bolsig +.Вивчався мікророзряд у вихровому потоці газу, в якому істотними є складові швидкості потоку, поперечні до струмового каналу. Це забезпечує як посилений тепломасообмін плазми з оточуючим середовищем, так і ковзання по поверхні електродів. Перше сприяє неізотермічності плазми, друге зменшує винос матеріалу електродів у плазму. Температури заселення збуджених коливальних і обертальних рівнів молекул визначались з емісійних спектрів мікророзрядів з використанням коду Specair. Електричне поле в плазмі мікророзряду оцінювалось за залежністю падіння напруги на розряді від міжелектродної відстані. Середня енергія електронів і функція розподілу електронів за енергією визначались з використанням коду Bolsig +.Изучался микроразряд в вихревом потоке газа, в котором существенны составляющие скорости потока, поперечные к токовому каналу. Это обеспечивает как усиленный тепломассообмен плазмы с окружающей средой, так и скольжение по поверхности электродов. Первое способствует неизотермичности плазмы, второе уменьшает вынос материала электродов в плазму. Температуры заселения возбужденных колебательных и вращательных уровней молекул определялись с эмиссионных спектров микроразрядов с использованием кода Specair. Электрическое поле в плазме микроразрядов оценивалось по зависимости падения напряжения на разряде от межэлектродного расстояния. Средняя энергия электронов и функция распределения электронов по энергии определялись с использованием кода Bolsig +

Properties of secondary discharge in plasma-liquid system based on rotating gliding discharge

This paper presents the results of secondary discharge based on rotating gliding discharge study in plasma-liquid system at atmospheric pressure. Discharge electrical parameters were investigated and geometrical parameters of the discharge channel were identified. In addition, the composition of the plasma and its temperatures (rotation and vibration temperatures) were determined. The discharge channel is broad and diffuse in the investigated range of parameters. This fact and the current-voltage characteristics indicate that this is a glow discharge. The large area of plasma-liquid interface allows efficient usage of such discharge for liquid processing for disinfection or pollutants destruction.Представлены результаты исследований вторичного разряда в плазменно-жидкостной системе при атмосферном давлении. Были определены электрические параметры разряда, а также геометрические параметры разрядного канала. Также были определены компонентный состав и температуры (заселения возбуждённых вращательных и колебательных уровней) плазмы. Разрядный канал широкий и диффузный, в исследуемом диапазоне параметров. Это, наряду с поведением вольт-амперных характеристик, свидетельствует о том, что разряд тлеющий. Большая площадь взаимодействия плазмы с жидкостью обеспечивает эффективное использование таких систем для обработки жидкости с целью её дезинфекции и разрушения загрязнителей.Представлено результати досліджень вторинного розряду в плазмово-рідинній системі при атмосферному тиску. Були визначені електричні параметри розряду, а також геометричні параметри розрядного каналу. Також були визначені компонентний склад та температури (заселення збуджених обертальних та коливальних рівнів) плазми. Розрядний канал широкий та дифузійний, в досліджуваному діапазоні параметрів. Це, з урахуванням поведінки вольт-амперних характеристик, свідчить про те, що розряд тліючий. Велика площа взаємодії плазми з рідиною забезпечує ефективне використання таких систем для обробки рідини з метою еї дезінфекції та руйнування забруднювачів

Exact formula for currents in strongly pumped diffusive systems

We analyze a generic model of mesoscopic machines driven by the nonadiabatic variation of external parameters. We derive a formula for the probability current; as a consequence we obtain a no-pumping theorem for cyclic processes satisfying detailed balance and demonstrate that the rectification of current requires broken spatial symmetry.Comment: 10 pages, accepted for publication in the Journal of Statistical Physic

Non-Equilibrium Statistical Physics of Currents in Queuing Networks

We consider a stable open queuing network as a steady non-equilibrium system of interacting particles. The network is completely specified by its underlying graphical structure, type of interaction at each node, and the Markovian transition rates between nodes. For such systems, we ask the question ``What is the most likely way for large currents to accumulate over time in a network ?'', where time is large compared to the system correlation time scale. We identify two interesting regimes. In the first regime, in which the accumulation of currents over time exceeds the expected value by a small to moderate amount (moderate large deviation), we find that the large-deviation distribution of currents is universal (independent of the interaction details), and there is no long-time and averaged over time accumulation of particles (condensation) at any nodes. In the second regime, in which the accumulation of currents over time exceeds the expected value by a large amount (severe large deviation), we find that the large-deviation current distribution is sensitive to interaction details, and there is a long-time accumulation of particles (condensation) at some nodes. The transition between the two regimes can be described as a dynamical second order phase transition. We illustrate these ideas using the simple, yet non-trivial, example of a single node with feedback.Comment: 26 pages, 5 figure

Nonequilibrium steady state thermodynamics and fluctuations for stochastic systems

We use the work done on and the heat removed from a system to maintain it in a nonequilibrium steady state for a thermodynamic-like description of such a system as well as of its fluctuations. Based on a generalized Onsager-Machlup theory for nonequilibrium steady states we indicate two ambiguities, not present in an equilibrium state, in defining such work and heat: one due to a non-uniqueness of time-reversal procedures and another due to multiple possibilities to separate heat into work and an energy difference in nonequilibrium steady states. As a consequence, for such systems, the work and heat satisfy multiple versions of the first and second laws of thermodynamics as well as of their fluctuation theorems. Unique laws and relations appear only to be obtainable for concretely defined systems, using physical arguments to choose the relevant physical quantities. This is illustrated on a number of systems, including a Brownian particle in an electric field, a driven torsion pendulum, electric circuits and an energy transfer driven by a temperature difference.Comment: 39 pages, 3 figur

Linear PDEs and eigenvalue problems corresponding to ergodic stochastic optimization problems on compact manifolds

Contains fulltext : 167916.pdf (preprint version ) (Open Access)32 p