На рис.8 приведены результаты расчетов параметров плазмы разряда, а также концентрации атомов 0(3Р) и молекул N2( ) перед фронтом УВ (М = 2), прошедшей 90% разрядного промежутка. Концентрации электронов, молекул N2( ) и других электронно-возбужденных частиц в послеразрядный период быстро уменьшаются, так что большая часть энергии разряда оказывается сосредоточенной в колебательной и поступательной степенях свободы. Кроме того, около 25-30% этой энергии затрачивается на диссоциацию молекул 02. В результате концентрация атомов кислорода достигает [0(3Р)] = 3 х 1016 см-3 и при t > 100 не меняется незначительно (рис. 8). Поэтому изменение скорости VT-релаксации на послеразрядной стадии может быть связано только с изменением температуры газа и степени колебательного возбуждения N2.
На рис. 9 приведены результаты расчета динамики температуры газа для указанных условий.
Уже через 1 мкс после разряда температура газа перед УВ оказывается сравнимой с температурой за фронтом волны. В этом случае следует ожидать значительного влияния исследуемого разряда на параметры УВ и характеристики спутного потока за волной, что подтверждается результатами наблюдения за структурой УВ в условиях эксперимента.
Таким образом, пространственная локализация разряда (даже при неизменном значении энерговклада) позволяет значительно увеличить результаты воздействия этого разряда на характеристики течения.
Другим примером самолокализации импульсно го разряда в нестационарном газодинамическом потоке является “стягивание” объемного разряда в зону отрыва, возникающую после дифракции ударной волны на препятствии. На рис. 10 приведено изображение разряда в поле течения, возникшего после дифракции УВ на призме, имеющей в основании равносторонний треугольник.
Рис. 10. Фотография разряда в газодинамическом потоке, возникшем после дифракции УВ на призме, имеющей в основании равносторонний треугольник.
Объемный разряд "стягивается" в зону низкой плотности газа - область вихрей в зоне отрыва за препятствием. Анализ поля свечения разряда показывает, что в этом случае доля горячих областей в объеме разряда составляет V/V0= 4-5%. Тогда, согласно данным, приведенным на рис. 7, следует ожидать очень высокой плотности энерговыделения в зонах локализации разряда.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе проведены исследования характеристик объемного самостоятельного разряда в сверхзвуковом потоке воздуха. Использовался короткоимпульсный самостоятельный разряд с предыонизацией газа УФ-излучением от плазменных листов, формируемых системой скользящих разрядов. Показано, что в однородном потоке газа распределения свечения и энерговклада самостоятельного разряда достаточно однородны.
Исследована эволюция разряда при его воздействии на газовый поток с неоднородным распределением плотности. В указанном случае разряд "стягивается" в области пониженной плотности, которые становятся при этом источником повышенной интенсивности свечения, что, в частности, позволяет визуализировать пространственное распределение плотности газа.
Нагрев газа является основной характеристикой, определяющей степень воздействия разряда на газодинамические процессы. Доля энергии разряда, идущей за время импульса непосредственно на нагрев газа, определяется величиной приведенного поля E/Nи обычно составляет 10-20% [21]. Основная часть энерговклада затрачивается на колебательное возбуждение молекул азота и диссоциацию 02. В рассматриваемых условиях характерные газодинамические времена и времена реакций VT-релаксации оказываются сопоставимы по величине. Поэтому, несмотря на малую (по сравнению с газодинамическими временами) длительность разрядного импульса, тепловое воздействие разряда не может считаться "мгновенным".
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Журнал “Теплофизика высоких температур”, 2005, том 43, №6, с. 820-827
1. Chernyi G.G. The impact of electromagnetic energy addition to air near the flying body on its aerodynamic characteristics // AIAA 2nd Weakly Ionized Gases Workshop. Norfolk, Virginia. USA. 1998. P. 1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.