Архив номеров

Исследованы стационарные дозвуковые течения неравновесной воздушной плазмы около цилиндрического тела с плоским торцом и теплообмен в условиях, характерных для испытаний материалов в ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 ИПМех РАН. Представлена двумерная вычислительная модель, позволяющая производить расчеты осесимметричного обтекания тел с учетом детальной кинетики частично ионизованного и диссоциированного воздуха. Проведены численные расчеты стационарных обтеканий и тепловых потоков к водоохлаждаемому цилиндрическому телу диаметром 50 мм, на переднем торце которого установлен проточный калориметр. Расчеты проведены для серии экспериментов на установке ВГУ-4 с различными металлическими тепловоспринимающими стенками калориметров (медь, серебро, золото, ниобий, тантал, бериллий, молибден). Получены характеристики течения и распределения концентраций компонент в расчетной области и вблизи поверхностей с различной каталитичностью по отношению к гетерогенной рекомбинации атомов кислорода и азота. Рассчитаны радиальные распределения кондуктивной и рекомбинационной составляющих теплового потока, а также суммарного теплового потока на поверхности обтекаемого тела. Продемонстрирован эффект сверхравновесного нагрева, приводящий к возникновению высоких тепловых потоков вблизи границы раздела материалов с сильно различающейся каталитической активностью. Сравнение с экспериментальными данными показало, что вычислительная модель позволяет предсказывать тепловые потоки на обтекаемых каталитических поверхностях с точностью не хуже 10%.