ДВИЖЕНИЕ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ КОНФИГУРАЦИИ ПОСЛЕ ИМПУЛЬСНОГО ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА

Автор: Анна Александровна Иванова

Соавторы: Мурсенкова И.В.

Организация: Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва

Целью работы было экспериментальное исследование структуры нестационарного течения в канале после импульсного комбинированного разряда в присутствии фронта ударной волны в разрядном объеме в рабочей секции ударной трубы с двумя кварцевыми стенками.

При начальном давлении воздуха 5–50 Торр числа Маха ударных волн были М=2,2–4,4. Фронт ударной волны в экспериментах был плоским, перпендикулярным стенкам канала рабочей секции, или искривленным в результате дифракции на препятствии [1]. Препятствие размером 48×6×2 мм³ располагалось на нижней стенке рабочей секции внутри разрядного объема [1]. Комбинированный объемный разряд длительностью ~500 нс формировался при подаче импульсного напряжения 25 кВ в различные моменты времени после прохождения ударной волной препятствия. Свечение разряда регистрировалось фотокамерой; границы свечения четко показывают область протекания тока разряда перед фронтом ударной волны [2]. После разряда происходят распады разрывов на границах «воздух-плазма» [3]. Визуализация газодинамического течения осуществлялась рабочей секции прямым теневым методом с высокоскоростной регистрацией изображений с частотой до 750 000 кадров в секунду и экспозицией 1 мкс [1].

В результате высокоскоростного теневого зондирования показано, в обоих случаях после разряда течение в канале близко к двумерному. Ударно-волновая конфигурация формируется в результате образования и движения возмущений (ударных волн, контактных поверхностей и волн разрежения) от объемного и двух поверхностных разрядов. На теневых изображениях (рис. 1 а, в) в центральной части течения видны фронты двух ударных волн и контактная поверхность между ними. Сверху и снизу в поперечном фронту направлении движутся ударные волны от поверхностных разрядов. На рис. 1, в за фронтом ударной волны виден косой скачок уплотнения, и конфигурация несимметрична относительно горизонтальной плоскости. В последующие моменты времени ударно-волновая конфигурация модифицируется за счет движения и взаимодействия всех возмущений.   

Результаты исследования показали, что в двух сериях экспериментов распады разрывов происходят подобным образом.

1. Иванова А.А., Мурсенкова И.В. Экспериментальное исследование движения ударной волны в плазме импульсного объемного разряда в воздухе. Вестник МГУ, Сер. 3. Физика. Астрономия. 2023. № 2. 2320601.

2.   Mursenkova I., Ivanova A., Ivanov I.E., Sysoev N., Karimov A.  High-speed flow visualization by a nanosecond volume discharge during shock wave diffraction on an obstacle. Scientific Visualization, 2023. V. 15, № 3. С. 40-49.

3. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Гидродинамика. М., Наука, 1988. 737 с.