Течение и теплообмен в сверхзвуковых струях воздушной плазмы: эксперимент на ВЧ-плазмотроне и численное моделирование
Институт механики МГУ им.М.В.Ломоносова, г.Москва, Институт проблем механики РАН, г.Москва
Представлены результаты экспериментального и численного исследования течения и теплообмена в недорасширенных струях воздушной плазмы в широкой области определяющих параметров. Эксперименты выполнены на 100-киловаттном индукционном ВЧ-плазмотроне, имеющим разрядный канал диаметром 80 мм, с использованием звуковых сопел с диаметром выходного сечения 30 и 40 мм. Исследовано стационарное осесимметричное обтекание и теплообмен в критической точке цилиндрической водоохлаждаемой модели с плоским торцевым затуплением диаметром 20 мм. Получены цифровые фотографии обтекания для различно-го расположения модели в недорасширенных струях воздушной плазмы. Измерены тепловые потоки к охлаждаемой медной поверхности и давление торможения в критической точке модели вдоль оси струи для различных значений расхода воздуха в разрядном канале плазмотрона, энерговклада в разряд, диаметра выходного сечения сопла и давления в барокамере. Для условий экспериментов проведены численные расчеты течений 11-компонентной химически реагирующей частично ионизованной воздушной смеси в разрядном канале плазмотрона и в недорасширенных струях, обтекающих цилиндрическую модель. Технология расчетов основана на комплексе программ численного интегрирования уравнений Навье-Стокса для азимутально закрученного потока и специальных программ-генераторов, взаимодействующих с базами данных по термодинамическим и переносным свойствам индивидуальных газовых веществ.
