Научный отчет № 5340

Название

Численное моделирование течений и теплообмена тел со сверхзвуковыми недорасширенными струями азота для условий экспериментов на индукционном плазмотроне ВГУ-4 (ИПМех РАН).

Авторы

Сахаров В.И., Колесников А.Ф., Лебедева Л.Л., Гордеев А.Н.

Аннотация

На индукционном плазмотроне ВГУ-4 проведены контрольные эксперименты по теплообмену в недорасширенных сверхзвуковых струях высокоэнтальпийного азота при давлении в барокамере 10.4 гПа. При расходах газа 2.4, 3.6 г/с и мощностях ВЧ-генератора 45, 64 кВт измерены тепловые потоки к поверхности меди, нержавеющей стали, графита МПГ-7 и кварца в критической точке водоохлаждаемой цилиндрической модели диаметром 20 мм с плоским торцевым затуплением. В этих же режимах измерены давления торможения. Продемонстрирован эффект влияния каталитичности поверхности по отношению к рекомбинации атомов азота на тепловой поток, установлена качественная шкала каталитичности исследованных материалов. Для условий экспериментов численно выполнено моделирование течений плазмы азота в разрядном канале ВЧ-плазмотрона и обтекания цилиндрической модели недорасширенными струями диссоциированного азота. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных данных по давлениям торможения и тепловым потокам к охлаждаемым поверхностям модели в широкой области термодинамических параметров работы ВЧ-плазмотрона.

Год публикации

2016 г.

Объём

27 с.

Научный руководитель

Сахаров В.И.

Ключевые слова

ВЧ-плазмотрон, диссоциированный азот, недорасширенная струя, теплообмен, каталитическая рекомбинация атомов азота.