Fr. 13:30-15:00 Uhr, V 27.03

In der Vorlesung Plasmaströmungen sollen den Studierenden des Studienganges Luft- und Raumfahrttechnik die plasmaphysikalischen Grundkenntnisse für technisch realisierte, strömende Plasmen vermittelt werden. In der Raumfahrttechnik treten Plasmaströmungen hauptsächlich bei elektrischen Raumfahrtantrieben, der Plasmawindkanaltechnologie und beim Wiedereintritt von Raumflugsystemen auf. Für wissenschaftliches Arbeiten auf diesen Gebieten liefert diese Vorlesung die notwendigen plasmaphysikalischen Grundkenntnisse. Außerdem sind die in der Vorlesung Plasmaströmungen erworbenen plasmaphysikalischen Grundkenntnisse eine Ergänzung zu den Vorlesungen Elektrische Raumfahrtantriebe und Meßverfahren für strömende Plasmen. Besonders empfohlen wird diese Vorlesung den Studenten, die am Institut für Raumfahrtsysteme an den Problemstellungen der elektrischen Raumfahrtantriebe sowie an der Plasmawindkanaltechnologie mitarbeiten wollen.

In dieser Vorlesung wird der Begriff Plasma erläutert und die historische Entwicklung der Magnetohydrodynamik dargestellt. Die wichtigsten Anwendungen von Plasmaströmungen in der Technik werden erklärt, wobei die Plasmaströmungen, die in der Raumfahrt auftreten, besonderes hervorgehoben werden. Anschließend werden die Grundlagen der Gasentladungen erläutert sowie auf die Glimm- und Bogenentladung ausführlich eingegangen.
Die Eigenschaften eines Plasmas, das durch eine Lichtbogenentladung entstanden ist, werden untersucht. Hier stehen die energetischen und die chemischen Prozesse in einem Plasma im Vordergrund. Der nächste Bereich dieser Vorlesung befaßt sich mit den elektromagnetischen Effekten. Nach Einführung der Maxwell-Gleichungen wird der Energie- und der Impulssatz für das elektromagnetische Feld hergeleitet. Daraus wird die Bewegung der Ladungsträger im elekrischen und magnetischen Feld abgeleitet.
Im folgenden Bereich werden aus der Boltzmann-Gleichung die Erhaltungsgleichungen für strömende Plasmen hergeleitet. Besonders ausführlich wird hierbei auf die Kopplungsterme und die Transportgrößen eingegangen. Zur Abschätzung eines Plasmazustandes werden zunächst die Relaxationszeiten verschiedener Plasmaprozesse und dann Plasmaschwingungen betrachtet. Die eingehende Betrachtung des erweiterten Ohmschen Gesetzes für Plasmen führt zu einer Beurteilung der Stromtransport-Prozesse. Der Stromtransport in unmittelbarer Nähe der Elektroden wird durch die Behandlung der Plasmagrenzschicht veranschaulicht.
Abschließend wird in dem Kapitel "Magnetohydrodynamik" die besondere Problematik einer Plasmaströmung in einem elektromagnetischen Feld behandelt.