Воздействие электрических разрядов на структуру и параметры высокоскоростного воздушного потока

• Автор: Леонов, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 426 с. : ил.

Введение. Обоснование содержательности научного направления.
A. Формулировка предмета «Плазменной Аэродинамики».
B. Постановка задачи.
C. Положения, выносимые на защиту.
О. Формальные основания представления работы.
Е. Структура работы.
Е. Личный вклад автора в развитие направления.
С. Терминология и обозначения.
Глава 1. Обзор литературы.
1.1. Первые работы по Плазменной Аэродинамике. Электрический разряд в потоке газа.
1.2. Снижение сопротивления тел потоку при воздействии зоны энерговклада. (Историческая справка).
1.3. Влияние нагрева и электромагнитных сил на параметры погранслоя и отрывные явления (Краткий обзор).
1.4. Влияние электрических разрядов на протекание химических реакций (Краткий обзор).
Глава 2. Электрические разряты в газовом потоке.
2.1. Определяющие параметры газового разряда для плазменной аэродинамики.
2.2. Одноэлекгродный ВЧ разряд в сверхзвуковом потоке.
2.3. Импульсно-периодический поперечный разряд в потоке воздуха и магнитном поле.
2.3.1. Поперечный разряд в потоке.
2.3.2. Наносекундный искровой разряд.
2.4. Поверхностный многоэлекгродный разряд в потоке воздуха.
2.5. Еенерация эрозионных плазменных струй с вынесенным током проводимости.
2.6. Источники питания плазменных генераторов. Расчет характеристик электрических схем.
Глава 3. Особенности диагностики плазмы в потоке газа и измерение параметров потока.
3.1. Краткий обзор методов и анализ применимости.
3.2. Особенности теневых методов визуализации структурных неоднородностей.
С Леонов

3.3. Особенности спектроскопической диагностики электроразрядной плазмы в потоке.
3.4. Измерения вкладываемой электрической мощности.
3.5. Измерения параметров потока.
Глава 4. Снижение сопротивления тел в потоке при воздействии электрических разрядов.
4.1. Критерии эффективности снижения сопротивления тел потоку.
4.2. Воздействие выдува плазменных струй на параметры обтекания тел.
4.2.1. Описание экспериментальной установки и методики испытаний.
4.2.2. Устройство и характеристики 1енераторов плазменной струи и АД модели.
4.2.3. Результаты испытаний снижения сопротивления осесимметричных моделей.
4.2.4. Влияние выдува плазменной струи на характеристики модели крыла.
4.2.5. Несимметричное обтекание моделей.
4.3. Снижение сопротивления моделей при генерации ВЧ и 054 неоднородных разрядов.
4.3.1. Описание экспериментальной установки и методики испытаний.
4.3.2. Режимы генерации плазмы ВЧ одноэлекгродного разряда.
4.3.3. Результаты весовых измерений.
4.3.4. Взаимодействие плазменных каналов ВЧ разряда с головной ударной волной.
4.3.5. Воздействие безэлекгродного СВЧ разряда на обтекание тел. Эффекты нестационарности.
4.4. Влияние комбинированных разрядов на аэродинамическое сопротивление моделей.
4.4.1. Эксперимент с моделью 13 носовой части самолета.
4.4.2. Эксперимент с моделью Сх=0.1.
4.4.3. Определение механизма влияния поверхностного разряда на сопротивление осесимметричных тел.
4.5. Формулировка основных результатов по Главе 4.
Глава 5. Управление обтеканием тел воздействием разрядов поверхностного типа.
5.1. Модификация погранслоя и стимуляция отрывных явлений.
5.1.1. Экспериментальная установка и параметры разряда в сверхзвуковом потоке.
5.1.2. Режимы взаимодействия поверхностной плазмы с потоком.
5.1.3. Модель взаимодействия потока с поперечным поверхностным разрядом.
5.1.4. Отрыв пограслоя, стимулированный плазмой. Сравнение с расчетом.
С Леоно

5.1.5. Воздействие поверхностного разряда на структуру трансзвукового течения над пластиной.
5.1.6. Выводы по п.5.1.
5.2. Управление потоком в воздухозаборниках и каналах.
5.2.1. Постановка задачи исследования.
5.2.2. Влияние на параметры потока в канале при наличии препятствия.
5.2.3. Управление положением скачка в модельном воздухозаборнике.
5.2.4. Модификация течения за обратным уступом.
5.2.5. Формулировка результатов по п.5.2.
5.3. Воздействие поверхностного барьерного разряда на структуру воздушного течения.
5.3.1. Генератор поверхностной плазмы на основе барьерного разряда.
5.3.2. Измерение параметров плазмы барьерного разряда.
5.3.3. Описание эксперимента.
5.3.4. Плазменно-индуцированное течение.
5.3.5. Аэродинамические эффекты в дозвуковом и трансзвуковом потоках.
5.3.6. Заключение по разделу 5.3.
5.4. Формулировка основных результатов по Главе 5.
Глава 6. Плазменное зажигание тонлива в потоке.
6.1. Постановка задачи плазменной стимуляции горения.
6.2. Описание экспериментальной установки
6.3. Влияние электрического разряда на параметры отрывного течения.
6.4. Зажигание топлива разрядом в отрывной зоне сверхзвукового течения.
6.5. Сравнение экспериментальных данных с расчетом.
6.6. Формулировка предварительных результатов по Главе 6.
Глава 7. Заключение. Проблемы и решения.
01исок литературы.
С Леонов

Коммерческая компания "Applied Plasma Technology" предлагает ряд решений для зажигания топлива и стабилизации фронта пламени [23]. Указываются существенные преимущества генераторов неравновесной плазмы по сравнению с тепловыми источниками.
Существенные успехи в данном направлении достигнуты группой исследователей из WPRL с коллегами. Одна из последних публикаций [24] посвящена разработке плазменного устройства для зажигания топлива при высокой скорости и на большой высоте. Такое разрядное устройство производит богатый набор радикалов для управления химией процесса зажигания. Концепция построена на предположении о высоком уровне плазменной диссоциации при низком уровне прямого нагрева газа.
Серьезная экспериментальная работа проводится объединенной группой из МГУ, ЦИАМ и ИОФАН [25]. Целью работы является прямое сравнение эффективности зажигания топлива в высокоскоростном потоке при помощи электрических разрядов различного вида.
Несколько научных групп демонстрируют успешное зажигание перемешанной смеси и ускорение фронта пламени при помощи неравновесной плазмы коронного и барьерного разрядов, см., например, [26-27]. Как правило условия этих экспериментов лежат достаточно далеко от практических схем высокоскоростного горения.
В последнее время многие международные и национальные научные конференции включают тему плазменно индуцированного горения в свое расписание. Количество соответствующих публикаций быстро растет. В то же время очевидно, что большое число важных явлений осталось за рамками этих работ и нуждается в дополнительном изучении.
С Леонов