Численное моделирование течений неравновесной плазмы в высокочастотном плазмотроне

Реализована вычислительная модель течения плазмы, позволяющая проводить расчеты в широком диапазоне параметров плазмы, чисел Маха и каталитичности поверхности. Показано, что одномерная модель электрического поля приемлема для расчетов плазмотрона ВГУ-4, а для мегаваттного плазмотрона ВГУ-3 необходима двумерная модель поля. Впервые проведены расчеты дозвукового течения воздушной плазмы в барокамере плазмотрона ВГУ-4 ИПМех РАН для четырех режимов работы установки и семи типов материала поверхности образца с различной каталитической активностью, а также течений плазмы азота для трех типов материалов поверхности. Впервые получены распределения тепловых потоков по поверхности цилиндрического образца при обтекании потоком дозвуковой плазмы воздуха и азота для условий испытаний материалов в плазмотроне ВГУ-4, включая кондуктивную и рекомбинационную составляющие теплового потока. Показано, что неравномерность распределения теплового потока по поверхности водоохлаждаемого датчика не превышает 5%, что подтверждает правомерность используемой в ИПМех РАН методики испытаний материалов и определения их каталитической активности. Показано, что созданное программное обеспечение позволяет воспроизводить в расчетах тепловые потоки к каталитическим поверхностям со среднеквадратичным отклонением 6.8% для воздуха и 16.5% для азота.