Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Исследования характеристик электрического разряда в условиях высокоскоростного потока получили широкое развитие с начала 60-х годов [1], во многом из-за острой необходимости поиска новых эффективных технологий в области горения, аэрокосмической промышленности и преобразования энергии. В последнее время, протяженный контрагированный разряд постоянного тока, или дуговой разряд, рассматривается, преимущественно, применительно к задачам управления дозвуковыми [2] и сверхзвуковыми [3] течениями, а также в работах по плазменно-стимулированному горению [4].
С целью получения подробной информации о локальных характеристиках разряда и газового потока вблизи разряда было принято решение рассмотреть разряд постоянного тока в наиболее простой постановке: в ядре сверхзвукового потока (т. е. вдали от стенок), в конфигурации между двумя соосными электродами, расположенными параллельно потоку. Такая конфигурация была реализована в эксперименте в сверхзвуковой аэродинамической трубе ИАТД-50 ОИВТ РАН, при этом у разряда практически отсутствовал перпендикулярный потоку фрагмент токового канала. Разряд с током 1–7 А зажигался в сверхзвуковом потоке (M = 2, Tg = 167 K, P = 22 kPa) между тонкими электродами (D~1мм) c расстоянием 30мм между ними. Параметры потока в расчетах и геометрия модели были идентичны экспериментальной. Данная конфигурация обладала осевой симметрией и могла быть рассчитана в двухмерной осесимметричной постановке в программном комплексе PlasmAero (подробное описание модели, использованной в расчете, представлено в [5]), а также в программном комплексе FlowVision (подробное описание модели, использованной в расчете, представлено в [6]). Два разных программных комплекса были использованы по следующим причинам: PlasmAero разработан в ОИВТ РАН для решения задач плазменной аэродинамики, в использованной в данной работе модели учитываются 11 компонент (N2, O2, NO, N, O, N2+, O2+, NO+, N+, O+, e) и набор из 49 реакций, однако отсутствует возможность включения модели турбулентности; FlowVision это коммерческий код, в котором одножидкостная модель (МГД приближение) электродинамики появилась недавно, и присутствуют стандартные модели турбулентности и возможность выполнения трехмерных расчетов. Сравнения результатов расчётов с использованием этих двух подходов позволит оценить применимость пакета FlowVision для решения задачи моделирования электрического разряда в потоке и последующего моделирования плазменно-стимулированного горения.
В эксперименте и моделировании было отмечено существенное влияние геометрии задачи на получаемые результаты. В частности, наблюдается формирование неустойчивости течения в сдвиговом слое на границе межу газом, нагретым разрядом, и окружающим холодным потоком. В моделировании были получены двухмерные распределения температуры, скорости, плотности тока, а также радиальные распределения компонент смеси в области разряда. Обработка и анализ полученных результатов продолжается.
