ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОСЕКУНДНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА В НЕСТАЦИОНАРНОМ СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ ВОЗДУХА В КАНАЛЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально исследованы режимы развития поверхностного скользящего разряда длительностью ∼500 нс в нестационарных сверхзвуковых потоках воздуха в канале ударной трубы прямоугольного сечения. Числа Маха ударных волн составляли 2.30–5.00 при начальном давлении воздуха 2–100 Торр, числа Маха потоков 1.18–1.66. Поверхностный скользящий разряд протяженностью 100 мм инициировался в заданный момент времени на разных стадиях нестационарного сверхзвукового течения после дифракции плоской ударной волны на препятствии и при квазистационарном обтекании препятствия с наклонной ударной волной. Анализировались ток разряда и пространственные характеристики излучения. Высокоскоростная теневая регистрация поля течения проводилась с частотой до 525000 кадров в секунду. Численное моделирование течения в канале проведено на основе уравнений Навье–Стокса. В результате сравнения экспериментальных и численных результатов установлена корреляция параметров зоны пониженной плотности, образующейся при взаимодействии наклонной ударной волны с пограничным слоем, с режимом протекания тока разряда. Проанализирована структура потока в канале после инициирования разряда, когда формируется близкая к полуцилиндрической ударная волна. Сопоставление экспериментальных и численных результатов показало, что тепловая энергия, выделяемая в области протекания тока разряда, составляет 0.15–0.36 Дж.

Об авторах

И. Э. Иванов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: ivanovmai@gmail.com
Москва, Россия

И. В. Мурсенкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: murs_i@physics.msu.ru
Москва, Россия

А. С. Сазонов

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: as.sazonov@physics.msu.ru
Москва, Россия

Н. Н. Сысоев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: nn.sysoev@physics.msu.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Leonov S.B., Adamovich I.V., and Soloviev V.R. Dynamics of near-surface electric discharges and mechanisms of their interaction with the airflow // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. 063001.
  2. Komuro A., Takashima K., Suzuki K., Kanno S., Nonomura T., Kaneko T., Ando A. and Asai K. Gas-heating phenomenon in a nanosecond pulse discharge in atmospheric-pressure air and its application for high-speed flow control // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. 104005.
  3. Стариковский А.Ю., Александров Н.Л. Управление газодинамическими потоками с помощью сверхбыстрого локального нагрева в сильнонеравновесной импульсной плазме // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 2. С. 126–192.
  4. Mursenkova I.V., Znamenskaya I.A., Lutsky A.E. Influence of shock waves from plasma actuators on transonic and supersonic airflow // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. № 5. 105201.
  5. Knight D., Kianvashrad N. Review of Energy Deposition for High-Speed Flow Control // Energies, MDPI. 2022. Vol. 15. 9645. 10.3390/en15249645.
  6. Bayoda D., Benard N., Moreau E. Nanosecond pulsed sliding dielectric barrier discharge plasma actuator for airflow control: Electrical, optical, and mechanical characteristics // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. 063301.
  7. Ma X.G., Fan J., Wu Y.K., Liu X.W., Xue R. Study on the mechanism of shock wave and boundary layer interaction control using high-frequency pulsed arc discharge plasma // Phys. Fluids. 2023. 34 (8). 086102
  8. Mursenkova I.V., Ivanov I.E., Liao Yu, Kryukov I.A. Experimental and Numerical Investigation of a Surface Sliding Discharge in a Supersonic Flow with an Oblique Shock Wave // Energies, MDPI. 2022. V. 15. № 2189
  9. Мурсенкова И.В., Ляо Ю., Иванов И.Э., Сысоев Н.Н. Характеристики наносекундного поверхностного скользящего разряда в сверхзвуковом потоке воздуха, обтекающем тонкий клин // Вестник МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2019. № 3. C. 54–60. (Mursenkova I.V., Liao Yu., Ivanov I.E., and Sysoev N.N.) The Characteristics of a Nanosecond Surface Sliding Discharge in a Supersonic Airflow Flowing around a Thin Wedge // Moscow University Physics Bulletin. 2019. V. 74.№ 3. Р. 269–276. https://doi.org/10.3103/S0027134919030093
  10. Суржиков С.Т. Сверхзвуковое обтекание заостренной пластины с поверхностным аномальным тлеющим разрядом в магнитном поле // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 6. С. 144–167.
  11. Баранов С.А., Киселев А.Ф., Курячий А.П., Сбоев Д.С., Толкачев С.Н., Чернышев С.Л. Управление поперечным течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 1. С. 67–79.
  12. Георгиевский П.Ю., Левин В.А. Управление обтеканием различных тел с помощью локализованного подвода энергии в сверхзвуковой набегающий поток. // Изв. РАН. МЖГ. 2003. № 5. С. 154–167.
  13. Корнев К.Н., Логунов А.А., Шибков В.М. Численное моделирование сверхзвукового потока с областью тепловыделения продольно-поперечным разрядом // Изв. РАН. МЖГ. 2023. № 4. С. 137–145.
  14. Глушко Г.С., Иванов И.Э., Крюков И.А. Метод расчета турбулентных сверхзвуковых течений // Матем. моделирование. 2009. Т. 21. №. 12. С. 103–121.
  15. Mursenkova I.V., Liao Yu., Ulanov P.Yu., Shi L. High-Speed Shadowgraphy of the Interaction of an Oblique Shock Wave in a Channel with a Surface Sliding Discharge // Scientific Visualization, 2021. V. 13, № 3. С. 47–57. https://doi.org/10.26583/sv.13.3.05
  16. Shugaev F.V. and Shtemenko L.S. Propagation and Reflection of Shock Waves. World Sciences, Series on Advanced in Mathematics for Applied Sciences, vol.49. Singapore, 1998. 260 p. https://doi.org/10.1142/3358
  17. Мурсенкова И.В., Зиганшин А.Ф. Излучение наносекундного поверхностного скользящего разряда в сверхзвуковом потоке воздуха // Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50. № 10. С. 11–14. https://doi.org/10.61011/PJTF.2024.10.57702.19791
  18. Мурсенкова И.В., Сазонов А.С., Ляо Ю., Иванов И.Э. Визуализация области взаимодействия косого скачка уплотнения с пограничным слоем свечением наносекундного поверхностного скользящего разряда // Научная визуализация. 2019. Т. 11. № 3. С. 76–87. I. Mursenkova, A. Sazonov, Yu. Liao, I. Ivanov. Visualization of the interaction region of an oblique shock wave with a boundary layer by the radiation of a nanosecond surface sliding discharge // Scientific Visualization. 2019. V. 11. № 3. P. 76–87. https://doi.org/10.26583/sv.11.3.07
  19. Иванов И.Э., Крюков И.А., Ларина Е.В. Влияние времени релаксации турбулентной вязкости на моделирование течений в соплах и струях // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 5. С. 149–159.
  20. Иванов И.Э., Крюков И.А. Численное исследование турбулентных течений с ограниченным и свободным отрывом в профилированных соплах // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 7. С. 23–30.
  21. Иванов И.Э. Численное исследование отрывных турбулентных течений в сверхзвуковых соплах // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2011. № 4 (3). С. 801–803.
  22. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.
  23. Знаменская И.А., Латфуллин Д.Ф., Мурсенкова И.В. Ламинарно-турбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое при инициировании импульсного поверхностного разряда // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. № 15. С. 75–80.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025