Научный отчет № 4849

Название

Исследование вещества в экстремальных условиях.

Авторы

Сахаров В.И., Громов В.Г.

Аннотация

Проведено численное моделирование в рамках химически и термически неравновесных моделей газовой среды течений в разрядном канале плазмотрона и газодинамической структуры сверхзвуковых недорасширенных струй диссоциированного и частично ионизованного воздуха и теплообмена тел с такими течениями для условий экспериментов, реализованных на индукционном плазмотроне ВГУ-4 (ИПМ РАН). Численное моделирование включало: - решение в разрядном канале плазмотрона уравнения для усредненной по времени амплитуды тангенциальной составляющей высокочастотного электрического поля; - расчет на основе полных уравнений Навье-Стокса течений воздушной плазмы в разрядном канале плазмотрона и в недорасширенных химически неравновесных струях диссоциированного и ионизованного воздуха, истекающих в затопленное пространство; - расчет осесимметричного обтекания цилиндрических моделей такими струями. Численное моделирование проводилось с использованием следующих моделей газовой среды: - однотемпературной модели с химической неравновесностью, ионизацией и с равновесным возбуждением внутренних степеней свободы молекул. - двухтемпературной термически неравновесной модели, в которой колебательные степени свободы молекул объединены в группу с общей колебательной температурой Tv, отличной от поступательной температуры Т, температура электронов Те полагается равной Тv. - трехтемпературной термически неравновесной модели, отличающей от двухтемпературной тем, что в ней для расчета температуры электронов Те используется уравнение баланса энергии электронного газа. При использовании этой модели для расчета диффузионных потоков используются двухтемпературное приближение соотношений Стефана-Максвелла при различии температуры электронов и поступательной температуры тяжелых частиц. Численное моделирование проводилось при следующих значениях параметров в экспериментах: мощности тока в индукторе Nap=45,3; 64кВт; расходах воздуха G=2.4; 4.8 г/сек, подаваемых в разрядный канал плазмотрона, давлениях в барокамере Р=6.3, 8.3, 10.3 и 12.0 гПа. Проведено сравнение решений в разрядном канале плазмотрона и в недорасширенных сверхзвуковых струях, истекающих из звуковых сопел, рассчитанных тепловых потоков и давлений торможения в области критической точки цилиндрической модели для различных моделей газовой среды.

Год публикации

2006 г.

Объём

54 с.

Научный руководитель

Черный Г.Г., Левин В.А.

Ключевые слова

ВЧ плазмотрон, численное исследование, уравнения Навье-Стокса, Максвелла, химическая и термическая неравновесность, теплообмен.