Эволюция тепловых потоков при газодинамическом и плазменном воздействии на стенки канала

Автор: Елизавета Андреевна Карнозова

Соавторы: Знаменская Ирина Александровна

Организация: МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет

В настоящее время необходимость получения данных для прогнозирования нагрева поверхностей летательных аппаратов, движущихся с высокими скоростями в условиях неравновесного тепло- и массообмена, является актуальной задачей. Исследуются различные механизмы подвода энергии, в том числе, с малыми характерными временами (менее характерных времен теплопроводности): нагрев стенок тепловыми потоками при ударно-волновых процессах и внешний подвод тепла при инициировании плазмы импульсного разряда.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований тепловых полей от стенок канала разрядной секции ударной трубы по мере эволюции нестационарного газодинамического потока в канале. На нижней стенке канала установлено прямоугольное препятствие (между боковыми окнами), влияющее на картину поля течения и на перераспределение плазмы инициируемого в набегающем потоке разряда. Через ИК-прозрачные боковые стенки разрядной секции ведется термографическая и теневая высокоскоростная покадровая визуализация сверхзвукового и трансзвукового потока в прямоугольном канале с профилированной нижней стенкой, а также газодинамических и тепловых процессов, связанных с инициированием импульсного наносекундного поверхностного разряда.

Получены данные теневой высокоскоростной покадровой съемки дифракции падающей ударной волны, установления сверхзвукового обтекания прямоугольного препятствия на нижней стенке канала, эволюции возникающей в результате инициирования разряда ударной волны, распространяющейся от области локализации плазмы. Проведено сравнение с тепловыми полями, формирующимися в результате взаимодействия набегающего высокоскоростного потока со стенками канала (газодинамический нагрев) и импульсного плазменного нагрева.

Покадровая инфракрасная съемка: длительный газодинамический нагрев стенок в наветренной зоне (1-4) и интенсивное тепловое излучение от нагретой плазмой области (3)

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 23-19-0096.