Отправить статью по E-mail 
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДОЗВУКОВЫХ ЗАКРУЧЕННЫХ СТРУЙ ВЫСОКОЭНТАЛЬПИЙНОГО ВОЗДУХА ПРИ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРАХ ВЧ-ПЛАЗМОТРОНА ВГУ-4
- Авторы: Васильевский С.А1, Колесников А.Ф1, Щелоков С.Л1
-
Учреждения:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
- Выпуск: № 4 (2025)
- Страницы: 95-104
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/1024-7084/article/view/375904
- DOI: https://doi.org/10.7868/S3034534025040086
- ID: 375904
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Проведено исследование влияния мощности анодного питания ВЧ-генератора (30–70 кВт) и давления (50–200 мбар) на обтекание цилиндрической модели диаметром 50 мм дозвуковой высокоэнтальпийной струей воздуха, вытекающей из разрядного канала в испытательную камеру ВЧ-плазмотрона ВГУ-4 (ИПМех РАН). Выполнено сравнение расчетов осесимметричного обтекания модели, основанных на полных уравнениях Навье–Стокса, с учетом и без учета тангенциальной компоненты скорости(закрутки). Установлено, что мощность ВЧ-генератора является ключевым фактором, определяющим изменения структуры и характеристик потока при учете закрутки. Установлено свойство консервативности нормированных гидродинамических характеристик дозвуковых высокоэнтальпийных струй воздуха – распределений параметров в выходном сечении разрядного канала и вдоль оси струи. Полученная матрица безразмерных параметров на внешней границе пограничного слоя обеспечивает возможность расчетов тепловых потоков в точке торможения на поверхности модели в рамках одномерной задачи автономно без предварительного расчета осесимметричного обтекания модели дозвуковой струей вязкого высокоэнтальпийного воздуха.
Об авторах
С. А Васильевский
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНМосква, Россия
А. Ф Колесников
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Email: koles@ipmnet.ru
Москва, Россия
С. Л Щелоков
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНМосква, Россия
Список литературы
- Vasil’evskii S.A., Kolesnikov A.F., and Yakushin M.I. Mathematical models for plasma and gas flows in induction plasmatrons. In: Molecular Physics and Hypersonic Flows (Ed. M. Capitelli), p. 495–504, Kluwer, Dordrecht, the Netherlands, 1996.
- Васильевский С.А., Колесников А.Ф. Численное исследование течений и теплообмена в индукционной плазме высокочастотного плазмотрона. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Том VII-1. Математическое моделирование в низкотемпературной плазме. Ч. 2/ Под ред. Ю.П. Попова. М.: ЯНУС-К, 2008, С. 220–234.
- Vanden Abeele D., Degrez G. Efficient computational model for inductive plasma flows. AIAA Journal. 2000. V. 38. No. 2. P. 234–242.
- Vanden Abeele D., Degrez G. Numerical model of high-pressure air inductive plasmas under thermal and chemical non-equilibrium. AIAA Paper 2000–2416, Denver, Colorado, June 2000.
- Сахаров В.И. Численное моделирование термически и химически неравновесных течений и теплообмена в недорасширенных струях индукционного плазмотрона // Изв. РАН. МЖГ. 2007.№6. С. 157–168.
- Yu M., Takahashi Y., Kihara H., Abe K., Yamada K., and Abe T. Numerical investigation of flow fields in inductively coupled plasma wind tunnels // Plasma Sci. Technol. 2014. V. 16. P. 930–940.
- Власов В.И., Залогин Г.Н., Ковалев Р.В. Численное моделирование течения различных плазмообразующих газов в тракте ВЧ плазмотрона // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т. 19. № 4. С. 2–23. https://doi.org/10.33257/PhChGD.19.4.775
- Vasil’evskii S.A., Kolesnikov A.F., Bryzgalov A.I., and Yakush S.E. Numerical simulation of equilibrium air plasma flow in the induction chamber of a high-power plasmatron. Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2023. V. 35.№4. P. 1689–1701.
- Lanza D., Franco M., Elliot G., Panesi M., and Panerai F. PlasFlowSolver: An aerothermodynamic data reduction model for inductively coupled plasma wind tunnel facilities. AIAA SciTech 2025 Forum. Orlando, FlUSA, Jan 2025. https://doi.org/10.2514/6.2025-0827
- Васильевский С.А., Гордеев А.Н., Колесников А.Ф., Чаплыгин А.В. Тепловой эффект поверхностного катализа в дозвуковых струях диссоциированного воздуха: эксперимент на ВЧ-плазмотроне и численное моделирование // Изв. РАН. МЖГ. 2020.№5. С. 137–150.
- Васильевский С.А., Колесников А.Ф., Якушин М.И. Определение эффективных вероятностей гетерогенной рекомбинации атомов в условиях влияния на тепловой поток газофазных реакций // ТВТ. 1991. Т. 29.№3. С. 521
- Власов В.И., Залогин Г.Н., Землянский Б.А., Кнотько В.Б. Методика и результаты экспериментального определения каталитической активности материалов при высоких температурах // Изв. РАН. МЖГ. 2003.№5. С. 178.
- Chazot O., Krassilchikoff H.V., and Thomel J. TPS ground testing in plasma wind tunnel for catalytic properties determination // 46th AIAA Aerospace Meeting and Exhibit, AIAA Paper 2008–1252, Jan. 2008.
- Chazot O., Panerai F., Muylaert J.M., and Thoemel J. Catalysis phenomena determination in plasmatron facility for flight experiment design // 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, AIAA Paper. 2010. P. 1248.
- Bryzgalov A.I., Vasil’evskii S.A., Kolesnikov A.F., and Yakush S.E. Heat Transfer of a Cylindrical Body with Catalytic Surface in Subsonic Nonequilibrium Air Plasma Flow // Fluid Dynamics. 2022. V. 57. No. 5. P. 639–656.
- Васильевский С.А., Колесников А.Ф. Влияние закрутки потока на дозвуковую струю воздуха в ВЧплазмотроне ВГУ-4// Изв. РАН. МЖГ. 2024.№5. С. 119–127.
- Patankar S.V., Spalding D.B. Heat and mass transfer in boundary layers. London: Intertext Books. 1970.
- Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2004. 544 c.
- Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 640 с.
- Колесников А.Ф., Щелоков С.Л. Анализ условий моделирования аэродинамического нагрева в дозвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха ВЧ-плазмотрона ВГУ-4 // Изв. РАН. МЖГ. 2021.№2. С. 91–96.
Дополнительные файлы
