Simulation of a Transverse–Longitudinal Discharge in a Supersonic Air Flow in the Hydrodynamic Approximation

K. N. Kornev; Корнев К. Н.; A. A. Logunov; Логунов А. А.; V. M. Shibkov; Шибков В. М.

doi:10.31857/S0367292122601527

Моделирование продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом воздушном потоке в гидродинамическом приближении

Авторы: Корнев К.Н.¹, Логунов А.А.¹, Шибков В.М.¹
Учреждения:
1. МГУ им. М.В. Ломоносова, Физический факультет
Выпуск: Том 49, № 3 (2023)
Страницы: 288-295
Раздел: НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМА
URL: https://ogarev-online.ru/0367-2921/article/view/139526
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122601527
EDN: https://elibrary.ru/NAKIGF
ID: 139526

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Получены трехмерные распределения скорости, температуры и давления в сверхзвуковом воздушном потоке при M = 2, а также плотности тока в инициируемом в нем разряде. Газовый разряд постоянного тока величиной 10 А рассматривался в гидродинамическом приближении в рамках канальной модели. Рассмотрена эволюция продольно-поперечного разряда в диапазоне времени t до 20 мкс. Показано, что разряд движется практически со скоростью основного сверхзвукового воздушного потока, достаточно слабо его возмущая. По полученным в расчетах характерным значениям плотности тока и температуры газа 8000–10000 К в разрядном канале сделаны оценки концентрации электронов n_e ~ 10¹⁶ см^–3. Оценена напряженность поля E ~ 125 В/см и приведенная напряженность поля в канале разряда E/N около 30 Тд. В конфигурации аэродинамической модели с укороченными электродами показан переход к закрепленной на их концах фазе разряда.

Ключевые слова

CFD-моделирование, сверхзвуковой воздушный поток, поперечно-продольный разряд, канальная модель, гидродинамическое приближение

Список литературы

Leonov S.B. // Energies. 2018. V. 11. P. 1733. https://doi.org/10.3390/en11071733
Lin Bing-xuan, Wu Yun, Zhang Zhi-bo, Chen Zheng // Combustion and flame. 2017. V. 182. P. 102–113. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.04.022
Chintala N., Meyer R., Hicks A., Bao A., Rich J.W., Lempert W.R., Adamovich I.V. // Journal of Propulsion and Power. 2005. T. 21. № 4. C. 583. https://doi.org/10.2514/1.10865
Enloe C.L., McLaughlin T.E., VanDyken R.D., Kach-ner K.D., Jumper E.J., Corke T.C. // AIAA JOURNAL. 2004. V. 42. № 3. P. 589. https://doi.org/10.2514/1.2305
Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. № 24. С. 38. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/pztf/2004/24/pztf_t30v24_07.pdf
Знаменская И.А., Латфуллин Д.Ф., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В., Сысоев Н.Н. // ЖТФ. 2007. Т. 77. № 5. С.10. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/ztf/2007/05/ztf7705_02.pdf.
Fridman A., Gutsol A., Gangoli S., Ju Y., Ombrello T. // Journal of Propulsion and Power. 2008. T. 24. № 6. C. 1216. https://doi.org/10.2514/1.24795
Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 8. С. 661. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35642593
Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 3. С. 314. https://doi.org/10.7868/S0367292117030118
Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2018. № 5. С. 44.
Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2017. № 3. С. 76.
Копыл П.В., Сурконт О.С., Шибков В.М., Шибко-ва Л.В. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 6. С. 551.
Зарин А.С., Кузовников А.А., Шибков В.М. Свободно локализованный СВЧ-разряд в воздухе. М.: Нефть и газ., 1996.
Шибков В.М., Двинин С.А., Ершов А.П., Константиновский Р.С., Сурконт О.С., Черников В.А., Шибкова Л.В. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 1. С. 77.
Шибков В.М., Шибкова Л.В., Громов В.Г., Кара-чев А.А., Константиновский Р.С. // Теплофизика высоких температур. 2011. 49. № 2. С. 163.
Logunov A.A., Kornev K.N., Shibkova L.V., Shibkov V.M. // High Temperature. 2021. Vol. 59. № 1. P. 19–26.
Шибкова Л.В., Шибков В.М., Логунов А.А., Долб-ня Д.С., Корнев К.Н. // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58. № 6. С. 1–8.
Двинин С.А., Ершов А.П., Тимофеев И.Б., Черни-ков В.А., Шибков В.М. // Теплофизика высоких температур. 2004. Т. 42. № 2. С. 181–191.
Kolev S., Bogaerts A. // Plasma Sources Science and Technology. 2014. T. 24. № 1. C. 015025.
Shang J.S., Huang P.G., Yan H., Surzhikov S.T. // Journal of Applied Physics. 2009. T. 105. № 2. C. 023303.
Nishihara M., Adamovich I.V. // IEEE transactions on plasma science. 2007. T. 35. № 5. C. 1312–1324.
Firsov A., Bityurin V., Tarasov D., Dobrovolskaya A., Troshkin R., Bocharov A. // Energies. 2022. T. 15. № 19. C. 7015.
Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976.
Boulos M.I., Fauchais P., Pfender E. Thermal Plasmas: Fundamentals and Applications, Plenum Press, Springer, 1994.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. С. 511.
Предводителев А.С. Таблицы термодинамических функций воздуха (для температур от 6 000 до 12 000 К и давлений от 0.001 до 1 000 атмосфер). М.: Изд-во АН СССР. 1957.