Исследование механизмов воздействия электрических и магнитных полей на характеристики газоплазменных потоков

Отчет 188 с., 1 кн., 92 рис., 3 табл., 175 источника МАГНИТОПЛАЗМЕННАЯ АЭРОДИНАМИКА, НАНОСЕКУНДНЫЙ, СВЧ, КАПИЛЛЯРНЫЙ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД, ВОСПЛАМЕНЕНИЕ, ПЛАЗМЕННЫЕ СТРУИ, ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ГАЗОПЛАЗМЕННЫЕ ПОТОКИ, СВЧ ИЗЛУЧЕНИЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ, ПЛАЗМЕННЫЙ КАНАЛ Объекты исследований – газоплазменные потоки, плазма, гиперзвуковые, электрические наносекундные, СВЧ разряды, плазменные образования и струи, воспламенение и горение, магнитосфера, актуаторы Цель работы – экспериментальные и теоретические исследования: управление процессами в движущихся газоплазменных средах используя электрические разряды и электрические и магнитные поля, взаимодействие СВЧ излучения с плазменными струями, вихревых и плазменных образований — с газоплазменными потоками, в том числе высокоскоростными, управление процессами воспламенения и горения Основные результаты, полученные в ходе выполнения работ в 2021 году: 1) Представлены первые результаты сквозного моделирования многомасштабного процесса активирования топливовоздушной смеси импульсно периодическим разрядом с наносекундным нарастанием напряжения на соосных конических электродах. 2) Разработана и протестирована численная модель сильноточного импульсного дугового разряда в воздухе, показана ее применимость для моделирования воздушных разрядов на уровне токов 1-100 кА, что характерно для стадии обратного удара молнии. 3) Предложен экспресс-метод оценки энергетических характеристик тонкой плазменной нити, основанный на аналитических выражениях и экспериментальных данных о временной эволюции размеров канала, видимых на фотографиях. 4) В рамках экспериментального изучения механизмов ламинарно-турбулентного перехода проведено параметрическое исследование мод вторичной неустойчивости периодически модулированного пограничного слоя, возникающего в результате контракции диэлектрического барьерного разряда в плазменном актуаторе. 5) Экспериментальные исследования влияния разряда постоянного тока на интенсификацию смешения поперечно вдуваемой струи газа в сверхзвуковой поток воздуха показали, что разряд, горящий в слое смещения, приводит к значительным пульсациям давления в широком диапазоне частот 1-40кГц в зоне смешения. 6) Впервые экспериментально детально исследована структура сверхзвуковой плазменной струи, формируемой с помощью импульсного капиллярного разряда с испаряющейся стенкой. Проведено экспериментальное изучение импульсного разряда в капилляре с полимерной стенкой и определены причины пространственного разделения химических элементов, входящих в состав плазмообразующего вещества. 7) Установка ПВР (плазмено-вихревой реактор) была модернизирована, и на ней проведены методические исследования для надежной регистрации мягкого рентгеновского излучения. 8) Приведены результаты численного моделирования возникновения и распространения волны горения при активации небольшой части пропано-воздушной смеси высокочастотным коронным разрядом в цилиндре компрессионного двигателя. 9) В рамках резистивной 2D МГД модели проведен анализ отклика магнитосферы на воздействие солнечного ветра при разных значениях индукции ММП, варьируемой в диапазоне от +2 нТ до -10 нТ. 10) рассмотрены особенности радиационного переноса в газоплазменных потоках и дисперсных средах с переменным показателем преломления. 11) Показано реализуемость очистки околоземного космического пространства от техногенного мусора размером до 10см, используя высокоскоростные плазменные потоки.