Сверхзвуковое обтекание тел и распространение ударных волн в слабоионизованной неравновесной плазме

• Автор: Климов, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 286 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Критический обзор литературы, посвященной изучению распространения акустических и ударных волн в слабоионизованной неравновесной плазме

1.1. Распространение акустических волн в СНП

1.2. Обзор экспериментальных и теоретических работ по распространению У В

в СНП

1.3. Экспериментальные исследования обтекания тел в СНП

ГЛАВА 2. Описание экспериментальных установок и диагностического комплекса

2.1. Описание экспериментальных установок и диагностического комплекса

2.2. Диагностический комплекс, используемый в экспериментах
2.3. Изучение параметров и характеристик газоразрядной плазмы на УТ-
и УТ- 2
ГЛАВА 3. Исследование распространения и взаимодействия слабых УВ и АВ с СНП
3.1. Плазма-акустическис исследования в СНП продольного разряда на установке УТ-1
3.2. Плазма-акустические исследования в СНП поперечного разряда на УТ-2
ГЛАВА 4. Экспериментальное изучение структуры и распространения УВ в СНП
4.1. Распространение УВ в СНП продольного разряда
4.2. Особенности распространения УВ в распадающейся газоразрядной плазме
4.3. Структура и эволюция УВ в СНП поперечного импульсного разряда 110 44. Распространение УВ в разрядной плазме при наличии внешнего
магнитного поля
4.5. Нормальное отражение плоских УВ от жесткой диэлектрической стенки
в СНП
4.6. Численное моделирование распространения УВ в структурированной плазме импульсного продольного разряда
ГЛАВА 5. Исследование сверхзвукового обтекания тел в СНП
5Л. Плазма-баллистические эксперименты
5.2. Экспериментальное и расчетное исследования сверхзвукового обтекания затупленного тела с иглой при наличии электрического разряда в его головной части
5.3. Изучение сверхзвукового обтекания модели N с поверхностными плазменными образованиями
5.4. Плазма-аэродинамические эксперименты с моделью А и плазмогенератором комбинированного разряда, расположенным в ее носовой части
5.5. Изучение сверхзвукового обтекания модели 1/6 и модели 1/12 с плазменными образованиями на АДТ-
5.6. Численное моделирование сверхзвукового обтекания модели 1/6 с областью энерговыделения
5.7. Плазма-аэродинамические эксперименты с моделью 1/ЗвАДТУ-
5.8. Особенности плазма-аэродинамического СВЧ эксперимента на АДТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основные обозначения, принятые в работе
МПА - магнитная и плазменная аэродинамика,
ПА- плазменная аэродинамика, плазма- аэродинамический,
ПБ- плазма- баллистический,
АД- аэродинамический,
СНП - слабоионизованная неравновесная плазма,
ЛА - летательный аппарат,
ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно- реактивный двигатель, НП - неравновесный плазмоид,
УВ - ударная волна,
УТ - ударная труба,
АВ - акустическая волна,
АИ - акустический импульс,
АДТ - аэродинамическая труба,
АДХ - аэродинамические характеристики,
ПГ- плазмогенератор,
ТР - тлеющий разряд,
ИР - импульсный разряд,
Tg - газовая статическая температура,
Т0 - газовая температура торможения потока,
Ps - статическое давление,
Р0 - полное давление торможения потока,
М - число Маха,
Те - электронная температура,
Ту - колебательная температура,
Tr - вращательная температура,
Ne - электронная концентрация,
Ng - концентрация нейтралов,
Nd - концентрация кластеров (пылевых) частиц,
Е - напряженность электрического поля,
Н- напряженность магнитного поля,
E/N - приведенная напряженность электрического поля,
Q- мощность, вложенная в разряд.
Э-м- электромагнитный

100 см. Электроды для создания поперечного ВЧ- разряда выполняются в виде накладных пластин, облегающих внешнюю поверхность трубы.
Установка УТ-2 (рис. 2.1.4, 2.1.5) является на сегодняшний день уникальной установкой. На этой установке имеется возможность получения практически любых типов разрядов:
• самостоятельных и несамостоятельных разрядов,
• электродных и безэлектродных разрядов,
• комбинированных разрядов.
На установке УТ-2 имеется возможность проводить экспериментальные исследования взаимодействия УВ и АВ с СНП, а также проводить экспериментальные исследования обтекания тел потоками газа, возбужденного в разряде.
При проектировании и создании этой установки был учтен опыт создания установки УТ-1 и ее эксплуатации (а также опыт создания подобных установок в МГУ, КГУ, МВТУ и т. д.).
Ударная труба УТ-2 имеет квадратное сечение 10 х 10 см2. В установке УТ-2 используются два типа генераторов УВ (таких же как и на установке УТ-1):
• электроразрядная пушка, ЭРП,
• однодиафрагменный генератор с принудительным лазерным прожитом диафрагмы.
УТ-2 конструктивно выполнена из отдельных металлических подсекций, длиной 50 см
каждая. Подсекции изготовлены из нержавеющей стали. Общая длина секции низкого давления может достигать 5 м. Секция высокого давления (2) также состоит из отдельных подсекций, длиной 0.5 м каждая. Общая длина секции высокого давления может варьироваться от 0.5 до 2.5 м.
Диэлектрическая рабочая секция (РС, 3) выполнена из капролона и имеет длину 0,5 м (имеется возможность увеличения длины РС до 1,5 м). В РС имеется возможность создания поперечных разрядов различных типов:
1. самостоятельного импульсного разряда (ИР), рис. 2.1.6.,
2. емкостного ВЧ- разряда (ВЧЕР),
3. электродного ВЧ - разряда (ВЧЭР),
4. несамостоятельных ИР и ВЧЕР, управляемых пучком электронов от ускорителя типа “ Тамариск рис. 2.1.6.
Кроме того, в РС предусмотрена возможность создания пучковой плазмы в эксперименте, создаваемой ускорителем “ Тамариск “.
В варианте 1 в РС размещается система электродов (4), которая представляет из себя сплошной анод размером 20 х 10 см2 и секционированный катод (3*7= 21 круглых электродов, диаметром 15 мм каждый). Электроды выполняются из латуни.