Численное моделирование задач тепловой и плазменной аэродинамики

• Автор: Терешонок, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Тепловая и плазменная аэродинамика
1.1. Методы управления потоками в аэродинамике
1.2. Типы плазменных актуаторов
1.2.1. Плазменный актуатор с коронным разрядом
1.2.2. Плазменный актуатор с диэлектрическим барьерным разрядом
1.3. Применения плазменного управления потоками в промышленности
1.4. Иерархия времен
1.5. Образование вихрей
1.5.1. Тепловое образование вихрей
1.5.2. Плазменное образование вихрей
1.6. Выводы к главе
ГЛАВА 2. Методы численного моделирования
2.1. mT(Gas Dynamics Tool)
2.1.1. Метод крупных частиц
2.2. COMSOL
2.3. FlowVision
2.4. Численное моделирование
2.4.1. Конвективное образование вихрей
2.4.2. Тепловое образование вихрей в сверхзвуковом потоке
2.4.3. Образование вихря под действием ДБР
2.4.4. Модификация пакета ГДТ
2.5. Выводы к главе

ГЛАВА 3. Электроразрядные параметры плазмы
3.1. Функция распределения энергии электронов
3.2. Параметры плазмы ВЧ разряда
3.3. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Вихревая структура ВЧ разряда
4.1. Применение ВЧ разряда
4.2. Численное моделирование течении е действием ВЧ разряда
4.2.1. Система основных уравнений
4.2.2. Геометрия, начальные и граничные условия
4.2.3. Результаты расчетов
4.3. Выводы к главе
ГЛАВА 5. Плазменная аэродинамика самолетных профилей
5.1. Плоские задачи плазменной аэродинамики
5.1.1. Расчет обтекания эллипса
5.1.2. Расчет обтекания клина
5.1.3. Расчет обтекания профиля МАСА64А
5.2. Пространственные задачи плазменной аэродинамики
5.2.1. Обтекание клина
5.2.2. Обтекания профиля крыла ЫАСА0
5.3. Выводы к главе
Заключение
Литература

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Е - напряженность электрического поля U - напряжение
<р - потенциал электрического поля р - плотность газа
р* - плотность электрического заряда f - вектор объемной электрической силы со - диэлектрическая постоянная t - время
Те - температура электронов
Ti - температура ионов
Т - температура газа
пе - концентрация электронов
щ - концентрация положительных ионов
пп - концентрация отрицательных ионов
N - концентрация частиц
/ - Функция распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ) р - давление
Qtr - транспортное сечение рассеяния электронов Qj - сечение неупругих процессов m - масса электрона Мк - масса ионов
Yk - мольная доля компонент смеси
N - концентрация частиц
к - постоянная Больцмана
е - заряд электрона
е - энергия электрона
Ejk - энергетический порог реакции
kkj - константа скоростей реакции

и математических моделях влияния разряда на газодинамический ноток.
Одно из основных упрощений задач плазменной аэродинамики состоит том, что нужно сравнить все временные масштабы с временем пролета. Если характерное время намного больше времени пролета, то такие процессы будем считать замороженными, в обратном предельном случае процессы будут находиться в равновесии.
Следует разделить все процессы на быстрые (время протекания которых на много меньше времени пролета), медленные (характерные времена на много больше времени пролета) и процессы с характерным временем порядка времени пролета. Для быстрых процессов прямые и обратные реакции находятся в равновесии на временах порядка времени пролета. Таким образом, можно убрать производные по времени и найти концентрации некоторых компонент (электронов, положительных и отрицательных ионов).
1.5. Образование вихрей.
Вихревые поля в потоке газа создаются различными источниками завихренности: стенкой, небаротропной средой, конвекцией, механическим или акустическим воздействием, вдувом или отсосом газа на поверхности тела, плазменным воздействием на газовый поток, тепловым источником (энергоподводом) на поверхности обтекаемого тела и другими способами. При таком воздействии создается возмущение, которое влияет на пограничный слой (и тем самым определяет ламинарно-турбулентный переход), а также создает вихри, взаимодействующие с потоком.
В диссертации рассматриваются вихри образованные плазменными и тепловыми актуаторами.
Система уравнений, описывающая взаимодействие теплового и плазменного источников с газодинамическим потоком состоит из уравнений нераз-