Создание континуально-кинетических моделей и эффективных численных алгоритмов решения задач аэродинамики и теплообмена в широком диапазоне чисел Рейнольдса

Исследованиям гетерогенной каталитической рекомбинации атомов азота посвящено достаточно много работ. Отчасти это объясняется тем, что этот физико-химический процесс играет важную роль в аэродинамическом нагреве поверхности аппаратов при входе в атмосферу Земли на участках траектории, где имеет место диссоциированный неравновесный пограничный слой. Для определения коэффициентов гетерогенной рекомбинации атомов методами химической физики используются реакторы различных типов. Широкие возможности для этих целей предоставляет индукционный ВЧ-плазмотрон ВГУ-4 (ИПМех РАН) мощностью 100 кВт, который может работать в дозвуковом и сверхзвуковом режимах истечения струй воздуха, азота и углекислого газа. В настоящей работе эксперименты по теплообмену выполнены на этой установке в сверхзвуковых недорасширенных струях частично диссоциированного азота, истекающих из водоохлаждаемых конических сопел с диаметрами выходных сечений 30, 40 и 50 мм. Для новых режимов работы ВЧ-плазмотрона выполнены численные расчеты течений неравновесной плазмы азота в разрядном канале ВЧ-плазмотрона, обтекания неравновесной струей частично диссоциированного азота новой недавно разработанной модели с установленным в носовой части образцом графита и рассчитаны тепловые потоки к поверхности графита в точке торможения в зависимости от температуры поверхности. Цель второй части работы заключается в экспериментальном и численном исследовании теплообмена водоохлаждаемых моделей различной формы со сверхзвуковыми струями диссоциированного воздуха для условий, реализуемых на ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 при работе с коническими соплами с диаметром выходных сечений 40 и 50 мм. Было выполнено тестирование полученной авторами формулы для распределения фрагментов разрушенного тела по массам путем сравнения с результатами ударных экспериментов, моделирующих разрушение астероидов при их столкновении в космическом пространстве и с распределениями по массам найденных метеоритов после пролета и разрушения в атмосфере известных метеороидов. Изучалось влияние неопределенности задания коэффициента теплопередачи на расчетные характеристики взаимодействия как единого, так и разрушенного метеороида с атмосферой.