Энергообмен в сверхзвуковых газоплазменных течениях

• Автор: Яковлев, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 338 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Часть 1. Энергообмен в плазме ионизующих ударных волн Глава 1. Ионизующие ударные волны в атомарных газах
1.1. Устойчивые режимы течения
1.1.1. Релаксационная зона
1 Л.2. Течение равновесной плазмы
1Л.З. Роль излучения плазмы
1.2. Неустойчивость ионизующих ударных волн
1.2.1. Феноменология явления
1.2.2. Вопросы гидродинамической устойчивости ударных волн
1.2.3. Граничные условия и структурная неустойчивость
1.3. Рабочие параметры для экспериментальных исследований
1.4. Выводы
Глава 2. Методы оптической ИК-диагностики
2.1. Развитие оптических методов в длинноволновой области спектра
2.2. Оптический ИК-комплекс для исследования ударных волн
2.3. Разработка методических вопросов ИК-диагностики
2.3.1. Роль неоднородности и поглощения среды в интерференционных измерениях
2.3.2. Коэффициент ИК-поглощения слабоионизованной плазмы
2.4. Выводы
Глава 3. Экспериментальная установка и результаты измерений
3.1. Ударная труба и измерительные средства
3.2. Комплексные измерения
3.3. Данные интерферометрии: динамика плотности электронов,
атомов
3.4. Радиационные характеристики и температура плазмы
3.5. Выводы

Глава 4. Энергетические потери равновесной плазмы
4.1. Параметры плазмы в области ионизационного равновесия
4.2. Метод и результаты экспериментального определения интегральных радиационных потерь плазмы за фронтом УВ
4.3. Выводы
Глава 5. Ионизация и энергообмен в неравновесной плазме одноатомных газов за фронтом ударных волн
5.1. Метод исследования
5.2. Экспериментальные результаты
5.2.1. Время ионизационной релаксации
5.2.2. Скорость лавинной ионизации за фронтом ударных волн
5.2.3. Энергетический баланс и температура электронов
5.2.4. Анализ экспериментальных данных в сравнении с результатами предшествующих исследований
5.3. Выводы
Часть II. Лазерная плазма в сверхзвуковом потоке Глава 6. Газодинамическая структура потока в зависимости от механизмов поглощения лазерного излучения
6.1. Основные положения
6.2. Расчетные модели и результаты сравнительного анализа
6.3. Выводы
Глава 7. Пульсирующая лазерная плазма в сверхзвуковом потоке: экспериментально-расчетное моделирование
7.1. Экспериментальная установка, методы и результаты измерений
7.2. Условие квазистационарности
7.3. Результаты экспериментально-расчетного моделирования
7.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодарности
ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ
Аэрофизические исследования в проблеме управления структурой сверхзвуковых течений и обтеканием тел
1. Распространение ударных волн в газе с неоднородными параметрами и релаксационными свойствами
2. Ударные волны в слабоионизованной плазме
2.1. Результаты теоретических исследований
2.2. Экспериментальные исследования распространения ударных
волн и сверхзвукового полета тел в газоразрядной плазме
2.3. Роль тепловыделения и плазменных процессов в структуре ударных волн и сверхзвуковых течений
3. Заключение: перспективы дальнейших исследований
Список использованных источников
1.2. Неустойчивость ионизующих ударных волн.

1.2.1. Феноменология явления.
Впервые экспериментальные факты, свидетельствующие о заметных отклонениях структуры ударных волн в молекулярных газах (фреоны) от однородности параметров в плоскостях, параллельных фронту, а также о немонотонности изменения плотности вдоль по потоку были указаны в книге [70]. Полученные позднее и описанные в работах [14, 71-83] факты проявлений «аномального» поведения ударных волн в молекулярных и инертных газах были определены как неустойчивость УВ. В этих исследованиях также выяснилось, что развитие возмущений в потоке носит пороговый характер, поскольку при числе Маха М меньше критического они отсутствуют. В баллистических и ударноволновых экспериментах наблюдались: деструкция фронта или головной части УВ, хаотические возмущения параметров в зоне релаксации и равновесном потоке, изменение сопротивления тела, искажение поля течения за ним.
Попытка феноменологической систематизации таких явлений с учетом условий генерирования УВ впервые была предпринята в работе [75] Установлено, что в аргоне в диапазоне скоростей УВ 10-11,5 км/с и в углекислом газе в диапазоне 5-6 км/с наблюдаются возмущения ударных фронтов. Экспериментальные результаты были разделены на 4 типа в зависимости от устойчивости фронта УВ и контактной поверхности, однородности ударно нагретого газа. Ударная волна классифицировалась как «устойчивая» (1 тип), если на интерферограмме фронт был плоским, и «неустойчивая» (2 тип), если фронт сильно отличался от плоской поверхности. В устойчивом режиме смещение полос было регулярным во времени в области между фронтом и контактной поверхностью. В поддержку такой классификации служили данные о характере распределения сдвига полос по сечению трубы. Плавное распределение в устойчивом режиме сменялось нерегулярным распределением во втором случае. Третий тип