Моделирование термохимических факторов аэродинамического нагрева на мощных ВЧ-плазмотронах и газоразрядных явлений

На ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 реализовать струйные течения плазмы молекулярных газов в новых режимах при использовании набора конических сопел и щелевого сопла.Измерить скоростные напоры в дозвуковых струях диссоциированных газов. Экспериментально исследовать ударно-волновую структуру сверхзвуковых струй воздуха, азота и углекислого газа в диапазоне рабочих параметров установки.На ВЧ-плазмотроне ВГУ-3 реализовать струйные течения воздушной плазмы в новых режимах при использовании набора конических сопел. Измерить скоростные напоры в дозвуковых струях диссоциированного воздуха. Экспериментально исследовать ударно-волновую структуру сверхзвуковых струй воздуха в диапазоне рабочих параметров установки.Измерить тепловые потоки в точке торможения на поверхностях водоохлаждаемых медных моделей различной геометрии, обтекаемых до- и сверхзвуковыми струями плазмы молекулярных газов в ВЧ-плазмотронах ВГУ-3 и ВГУ-4.Провести измерения тепловых потоков к поверхности водоохлаждаемой модели калориметрами из металлов, кварца, углерода и керамики в до- и сверхзвуковых струях диссоциированного воздуха, азота и углекислого газаВЧ-плазмотронов ВГУ-3 и ВГУ-4.Продемонстрировать эффект влияния каталитичности поверхности по отношению к рекомбинации атомов O, N и молекул CO на тепловой поток.Выполнить численные расчеты течений плазмы в разрядном каналае ВЧ-плазмотрона ВГУ-4 и обтекания цилиндрических моделей дозвуковыми струями диссоциированных газов (воздух, азот, углекислый газ) для рабочих режимов установки.Будут сделаны расчеты контракции тока в положительном столбе тлеющего разряда и на их основе подготовлен материал для статьи.Провести измерения тепловых потоков к поверхностям металлов, кварца и керамики в дозвуковых потоках диссоциированного воздуха, азота и углекислого газа. Выполнить многопараметрические расчеты тепловых потоков к поверхностям модели с произвольной каталитической активностью, обтекаемой дозвуковыми струями диссоциированных газов для условий экспериментов на ВЧ-плазмотронах ВГУ-3 и ВГУ-4. Численно восстановить поля энтальпии и скорости в дозвуковых струях диссоциированных газов. Из сопоставления расчетных и экспериментальных данных по тепловым потокам определить эффективные коэффициентов рекомбинации атомов O, N и молекул CO для поверхностей металлов, кварца, углерода и керамики в зависимости от давления. Проверить экспериментально теоретические законы подобия индукционных разрядов в воздухе путем сравнения физических параметров и геометрии ВЧ-разрядов в плазмотронах ВГУ-3 и ВГУ-4.Измерить тепловые потоки к поверхности водоохлаждаемой пластины, обтекаемой струйным потоком воздушной плазмы, с помощью медных калориметров, установленных вдоль центральной линии пластины.Выполнить численные расчеты течений воздушной плазмы в разрядном канале ВЧ-плазмотрона ВГУ-3 и обтекания цилиндрических моделей дозвуковыми струями диссоциированного воздуха для рабочих режимов установки.Будет проведен поиск методов преодоления трудностей, возникших при решении трехмерных нелинейных систем уравнений в частных производных с неявным малым параметром. На основе теории локального моделирования теплообмена в высокоэнтальпийных потоках газов разработать экспериментальные модели и технические подходы к локальному моделированию на ВЧ-плазмотронах ВГУ-3 и ВГУ-4 термохимического воздействия гиперзвуковых потоков воздуха и углекислого газа на поверхности затупленных тел.На основе экспериментального моделирования на ВЧ-плазмотронах ВГУ-3 и ВГУ-4 термохимических факторов аэродинамического нагрева поверхности карбида кремния дать прогноз температуры и состояния поверхности SiC в окрестности носка затупленных тел для теплонапряженных участков траекторий входа в атмосферы Земли и Марса.Параметры соответствующих экспериментов предварительно рассчитать на основе теории локального моделирования теплообмена, результатов диагностики и численных расчетов течений плазмы воздуха и углекислого газа в установках ВГУ-3 и ВГУ-4.Будут получены достаточно точные решения трехмерных уравнений, на основе которых можно будет проанализировать физическую сторону эффектов возникновения упорядоченных гексагональных и других токовых структур в разрядах.