Исследование механизмов управления характеристиками газо-плазменных потоков с помощью внешних электрических и магнитных полей

Цель научного исследования: Разработка компьютерной модели для анализа прохождения и поглощения радиоволн в ударном слое и следе аппарата. Разработка интерфейса к базовой модели, разработка методов расчета эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) ЛА в условиях плазмообразования. Развитие компьютерной модели для решения задач управления ЛА на новых физических принципах, с помощью электрических и магнитных полей. Анализ возможностей извлечения электрической мощности на борту ЛА из высокоскоростного потока. Основная задача исследований – разработка и передача моделей и кодов организациям аэрокосмической отрасли, включая организации, обеспечивающие обороноспособность страны. Разработка компьютерных моделей и их использование для расчетно-теоретических исследований электрических разрядов в газоплазменных химически-реагирующих средах. Изучение физических свойств и процессов в многокомпонентной гетерогенной плазме, в том числе изучение газодинамических, теплофизических, электрофизических, оптических и транспортных свойств импульсных капиллярных разрядов, изучение природы пространственной неоднородности компонентного состава плазмы разрядов абляционного типа, изучение плазмохимических реакций и кинетики гетерогенной плазмы и ее транспортных свойств с помощью методов оптической и рентгеновской спектроскопии, калориметрии, высокоскоростной съемки, акустического зондирования, PIV- метода. Изучение явления УФ и рентгеновской «катастрофы» в гетерогенных плазменных образованиях (ГПО). Изучение особенностей энерговыделения в энергонасыщенных ГПО. Генерация взрывных волн энергонасыщенными ГПО. Оптимизация получения водорода в плазменно-вихревом реакторе, работающего на гетерогенной смеси нано-алюминий+ водяной пар. Развитие спектральных методов диагностики многокомпонентных пространственно-неоднородных плазм, включая мелкомасштабные неоднородности (ударные волны и пограничные слои), в условиях отсутствия локального и частичного термодинамического равновесия, в том числе, для восстановления картины течения и определения газодинамических и теплофизических параметров сверхзвукового потока в окрестности обтекаемого тела. Разработка высокопроизводительных аппаратно-программных средств обработки больших массивов экспериментальных данных и представления результатов спектроскопии. Диагностика и теоретическое описание кинетики высокоэнтальпийных потоков неравновесной плазмы сложного состава в задачах взаимодействия плазмы с веществами в твёрдой фазе и плазмохимии; Оптимизация методов создания лазерно-микроволновой плазмы и плазменных струй для модификации газодинамических течений в сверхзвуковой и гиперзвуковой аэродинамике; Развитие диагностического метода на основе новой полуаналитической модели для изучения мультидипольных объектов посредством рассеянного излучения. Изучение плазменных структур комплексных СВЧ–лазерных разрядов в газодинамическом эксперименте. Изучение взаимодействия плазменных струй, формируемых с помощью различных устройств, а также их взаимодействия с мощным СВЧ излучением в задачах управления и модификации параметров плазмы в окрестности быстролетящих тел. Изучение плазмохимических реакций и кинетики гетерогенных плазменных потоков и ее транспортных свойств. Оптимизация получения водорода в плазменно-вихревом реакторе, работающего на гетерогенной смеси эрозионные металлические нанокластеры + водяной пар. Изучение процессов в гетерогенной плазме на установке «Плазменный фокус». Целью изучения возможности управления течением в микроструях с помощью актуаторов на основе электрических разрядов, является совершенствование методов управления смешением и горением струй, поперечно истекающих в замкнутый объем или внешний поток со стенки, для применения в медицине и авиационно-космической технике. Разработка теоретических положений кинетических механизмов процессов конверсии и горения при инициации неравновесной плазмой наносекундных разрядов в топливных смесях. Получение фундаментальных и практических знаний о стимулированном плазмой горении, в том числе с учётом реальных экономических и экологических ограничений. Установление связей между параметрами разряда и режимами горения. Поиск ключевых механизмов управления процессом горения в практических устройствах. Исследование отклика магнитосферы Земли на воздействие солнечного ветра при различных его параметрах. Численное моделирование в рамках 2D и 3D МГД моделей. Изучение механизмов аномального неравновесного переноса во вращающихся нейтральных и заряженных плазменных потоках, находящихся в скрещенных электромагнитных полях. Развитие на основе данных механизмов коллективных методов ускорения, обеспечивающих создание плазменно-эмиссионных устройств нового поколения. Развитие теории переноса энергии излучением в поглощающих, излучающих и рассеивающих средах с переменным показателем преломления. Преодоление ограничений классической теории переноса в теплоизоляционных и теплозащитных материалах. Разработка многомасштабных алгоритмов моделирования радиационного теплообмена на разных уровнях описания среды и изделия.