Экспериментальное и численное исследование управления возмущениями на границе поперечной струи в сверхзвуковом потоке с помощью искрового разряда

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Работа посвящена исследованию влияния периодических искровых разрядов на формирование возмущений в сдвиговом слое на границе вторичной околозвуковой поперечной струи в сверхзвуковом потоке (число Маха – 1.6). Разряды локализованы с наветренной стороны от инжектора, в отрывной зоне. В экспериментах на установке ИАДТ-50 в ОИВТ РАН получены высокоскоростные теневые видеозаписи течения при отсутствии и наличии разрядов и проведен фурье-анализ нескольких областей этих видеозаписей. Также в программном комплексе FlowVision методом URANS выполнено компьютерное моделирование течения. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Продемонстрировано, что искровые разряды способны инициировать формирование возмущений в сдвиговом слое на передней границе струи и влиять на их частоту.

About the authors

L. S. Volkov

United Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Email: volkov.ls@phystech.edu
Moscow, Russia

I. V. Selivonin

United Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Email: volkov.ls@phystech.edu
Moscow, Russia

A. A. Firsov

United Institute of High Temperatures of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: volkov.ls@phystech.edu
Moscow, Russia

References

  1. Zhang Q., Li X., Che X., Zhang T., Deng B., Ge J., Wei Y., Zhu S. Scramjet Plasma Ignition and Assisted Combustion Technology Review // Proc. 2023 4th Int. Symp. on Insulation and Discharge Computation for Power Equipment (IDCOMPU2023). 2024. P. 429.
  2. Логунов А.А., Корнев К.Н., Шибкова Л.В., Шибков В.М. Влияние межэлектродного расстояния на основные характеристики пульсирующего поперечно-продольного разряда в высокоскоростных многокомпонентных газовых потоках // ТВТ. 2021. Т. 59. № 1. С. 22.
  3. Firsov A., Bityurin V., Tarasov D., Dobrovolskaya A., Troshkin R., Bocharov A. Longitudinal DC Discharge in a Supersonic Flow: Numerical Simulation and Experiment // Energies (Basel). 2022. V. 15. № 19. P. 7015.
  4. Feng R., Meng Zh., Zhu J. et al. Gliding Arc Plasma-сontrolled Behaviors of Jet-wake Stabilized Combustion in a Scramjet Combustor // AIAA J. 2023. V. 61. № 7. P. 2789.
  5. Булат П.В., Волков К.Н., Грачев Л.П., Есаков И.И., Лавров П.Б. Воспламенение топливной смеси с помощью искрового и инициированного стримерного разряда в различных условиях // ТВТ. 2022. Т. 60. № 4. С. 548.
  6. Знаменская И.А., Коротеева Е.Ю., Карнозова Е.А., Кули-Заде Т.А. Динамика тепловых потоков нагретой импульсным сильноточным разрядом области канала // ТВТ. 2023. Т. 61. № 1. С. 18.
  7. Bityurin V.A., Bocharov A.N., Dobrovolskaya A.S., Popov N.A., Firsov A.A. Re-Breakdown Process at Longitudinal-transverse Discharge in a Supersonic Airflow // Plasma Phys. Rep. 2023. V. 49. № 5. P. 575.
  8. Tarasov D.A., Firsov A.A. CFD Simulation of DC-discharge in Airflow // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2100. № 1. P. 012015.
  9. Liu Q., Baccarella D., Lee T. Review of Combustion Stabilization for Hypersonic Airbreathing Propulsion // Progress in Aerospace Sciences. 2020. V. 119. P. 100636.
  10. Mahesh K. The Interaction of Jets with Crossflow // Annu. Rev. Fluid Mech. 2013. V. 45. № 1. P. 379.
  11. Ben-Yakar A., Mungal M.G., Hanson R.K. Time Evolution and Mixing Characteristics of Hydrogen and Ethylene Transverse Jets in Supersonic Crossflows // Phys. Fluids. 2006. V. 18. № 2. P. 026101.
  12. Cai Z., Gao F., Wang H., Ma C., Yang T. Numerical Study on Transverse Jet Mixing Enhanced by High Frequency Energy Deposition // Energies (Basel). 2022. V. 15. № 21. P. 8264.
  13. Wang H., Yang Y., Hu W., Wang G., Xie F., Fan X. Mechanism of a Transverse Jet Mixing Enhanced by High-frequency Plasma Energy Deposition // Phys. Fluids. 2023. V. 35. № 9. P. 096101.
  14. Долгов Е.В., Колосов Н.С., Фирсов А.А. Исследование влияния искрового разряда на смешение струи газообразного топлива со сверхзвуковым воздушным потоком // Компьютерные исследования и моделирование. 2019. Т. 11. № 5. С. 849.
  15. Aksenov A.A., Zhluktov S.V., Kashirin V.S., Sazonova M.L., Cherny S.G., Zeziulin I.V., Kalugina M.D. Three-dimensional Numerical Model of Kerosene Evaporation in Gas Turbine Combustors // Supercomput. Front. Innov. 2023. V. 10. № 4. P. 27.
  16. Жлуктов С.В., Аксёнов А.А. Пристеночные функции для высокорейнольдсовых расчетов в программном комплексе FlowVision // Компьютерные исследования и моделирование. 2015. Т. 7. № 6. С. 1221.
  17. Волков Л.С., Фирсов А.А. Моделирование влияния импульсно-периодического нагрева на формирование возмущений на границе поперечной струи в сверхзвуковом потоке // Компьютерные исследования и моделирование. 2023. Т. 15. № 4. С. 845.
  18. Santiago J.G., Dutton J.C. Velocity Measurements of a Jet Injected into a Supersonic Crossflow // J. Propuls. Power. 1997. V. 13. № 2. P. 264.
  19. Rasheed I., Mishra D.P. Numerical Study of a Sonic Jet in a Supersonic Crossflow over a Flat Plate // Phys. Fluids. 2020. V. 32. № 12. P. 126113.
  20. Capitelli M., Colonna G., Gorse C., D’Angola A. Transport Properties of High Temperature Air in Local Thermodynamic Equilibrium // Europ. Phys. J. D. 2000. V. 11. № 2. P. 279.
  21. Catalfamo C., Bruno D., Colonna G., Laricchiuta A., Capitelli M. High Temperature Mars Atmosphere. Part II: Transport Properties // Europ. Phys. J. D. 2009. V. 54. № 3. P. 613.
  22. Василяк Л.М., Красночуб А.В. Метод измерения поглощенной энергии в электрических разрядах наносекундной длительности // Электронная обработка материалов. 2013. Т. 59. № 5. С. 74.
  23. Correale G., Winkel R., Kotsonis M. Energy Deposition Characteristics of Nanosecond Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators: Influence of Dielectric Material // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. № 8. P. 083301.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).