Исследование неустойчивостей плазменно-стабилизированного сверхзвукового горения

Рассматриваются два типа неустойчивостей сверхзвукового ($\text{M=2}$) горения при плазменной стабилизации, идентифицированных в реагирующем потоке при прямом впрыске газообразного углеводородного топлива: глобальная неустойчивость, развивающаяся вследствие взаимосвязи в системе поток–горение–плазма, и высокочастотная неустойчивость термоакустической природы. Эксперименты проводили на сверхзвуковой установке SBR-50 при следующих параметрах: давление $P_0=1-4$ бар, температура $T_0=300-750$ К, массовый расход топлива $\dot{m}=1-\mathrm{8,5}$ г/с. Диагностика включала измерение давления, скоростную камеру с опцией спектрального фильтра, теневую визуализацию и спектроскопические наблюдения. Глобальная неустойчивость развивается с характерным временем около 10 мс и связана с взаимодействием зоны отрыва потока, где реализуется горение, с отраженной ударной волной и электрическим разрядом. Показано, что эта неустойчивость может эффективно подавляться с помощью управления мощностью электрического разряда. Термоакустическая неустойчивость развивается с характерным временем $<1$ мс. Анализ данных по давлению выявил наличие резонансной акустической волны в зоне горения, возникающей в области между инжекторами топлива и диффузором тестовой секции.