Supersonic Flow past a Sharp Plate with Surface Anomalous Glow Discharge in a Magnetic Field

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The electrodynamic structure of an anomalous glow discharge between two plane electrodes located on the surface of a sharp plate in supersonic flow of molecular nitrogen is studied numerically in a wide range of Mach numbers using a modified ambipolar model of quasi-neutral electric-discharge plasma. The ambipolar diffusion coefficient and the effective ionization rate are modified while taking into account the external magnetic field. The problem is solved in the two-dimensional x–y formulation, when the external magnetic field strength is directed in the positive or negative direction of the z axis. The parameters of anomalous glow discharge are numerically studied in the pressure range p = 0.14–5 Torr and the voltage drops on the quasineutral current column of discharge plasma V = 30–320 V. The main problem parameters which make it possible to obtain a reasonable agreement with the available experimental data are determined.

About the authors

S. T. Surzhikov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: surg@ipmnet.ru
Moscow, Russia

References

  1. Энгель А., Штеенбек М. Физика и техника электрического разряда в газах. Т. 2. М.– Л.: Объединенное научно-техн. изд-во НКТП СССР, 1936. 382 с.
  2. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. М.: Гостехиздат, 1950. 808 с.
  3. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М.: 1961. Гос. Изд-во литературы в области атомной науки и техники. 323 с. (Brown S.C. Basic Data of Plasma Physics. Technology Press of M.I.T. and Wiley, 1966).
  4. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971. 543 с.
  5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 591 с.
  6. Kimmel R.L., Hayes J.R., Menart J.A., Shang J. Effect of surface plasma discharge on boundary layers at Mach 5 // AIAA Paper 2004–509. 2004. 10 p.
  7. Menart J., Shang J.S., Kimmel R., and Hayes J. Effects of Magnetic Fields on Plasmas Generated in a Mach 5 Wind Tunnel //AIAA Paper 2003-4165. 2003. 13 p.
  8. Shang J.S., Surzhikov S.T., Kimmel R., Gaitonde D., Menart J., Hayes J. Mechanisms of plasma actuators for hypersonic flow control // Progress in Aerospace Sciences. 2005. V. 41. P. 642.
  9. Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2006. 640 с.
  10. Гладуш Г.Г., Самохин А.А. Численное исследование шнурования тока на электродах в тлеющем разряде // Прикладная механика и техническая физика. 1981. № 5. С. 15–23.
  11. Райзер Ю.П., Суржиков С.Т. Двумерная структура нормального тлеющего разряда и роль диффузии в формировании катодного и анодного пятен // Теплофизика высоких температур. 1988. Т. 25. № 3. С. 428–435.
  12. Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Попов Н.А. Численное моделирование электрического разряда в сверхзвуковом потоке //Изв. РАН. МЖГ. 2008. № 4. С. 160–172.
  13. Баранов В.Б., Краснобаев К.В. Гидродинамическая теория космической плазмы. М.: Наука. 1977. 333 с.
  14. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. 392 с.
  15. Шкаровский И., Джонстон Т., Бачинский М. Кинетика частиц плазмы. М.: Атомиздат, 1969. 396 с.
  16. Суржиков С.Т. Двухмерная электродинамическая структура нормального тлеющего разряда в продольном магнитном поле // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 3. С. 303–313.
  17. Райзер Ю.П., Суржиков С.Т. Еще раз о природе эффекта нормальной плотности тока на катоде тлеющего разряда // Письма в ЖТФ. 1987. Т. 13. № 8. С. 452–456.
  18. Surzhikov S.T., Shang J.S. Two-component plasma model for two-dimensional glow discharge in magnetic field// Journal of Computational Physics. 2004. V. 199. P. 437–464.
  19. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1966. 624 с.
  20. Кадомцев Б.Б. Коллективные явления в плазме. М.: Наука, 1988. 304 с.
  21. Трубников Б.А. Теория плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1996. 463 с.
  22. Суржиков С.Т. Гиперзвуковое обтекание разреженным газом поверхностного тлеющего разряда с внешним магнитным полем. М.: Изд-во ИПМех РАН, 2011. 273 с.
  23. Суржиков С.Т., Шэнг Дж.С. Вязкое взаимодействие на плоской пластине с поверхностным разрядом в магнитном поле // Теплофизика высоких температур. 2005. Т. 43. № 1. С. 21–31.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 С.Т. Суржиков

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies