Вышедшие номера
Приповерхностное плазменное воздействие на сверхзвуковое обтекание полуцилиндра в различных газах
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, 075-15-2024-544
Лапушкина Т.А. 1,2, Азарова О.А. 2, Решетова Е.В. 2, Белов К.И. 1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, Москва, Россия
Email: tlapushkina@gmail.com, olgazarov@gmail.com
Поступила в редакцию: 10 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 14 апреля 2025 г.
Принята к печати: 11 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 10 ноября 2025 г.

Основной целью данного исследования является демонстрация возможности активного влияния на положение головной ударной волны в сверхзвуковом потоке, а также на параметры аэродинамического тела при помощи газового разряда, организованного вблизи лобовой поверхности между телом и ударной волной. Экспериментально и численно исследована зависимость отхода стационарной головной ударной волны от мощности и тока разряда в ксеноне и воздухе. Сравнение численных и экспериментальных данных показало хорошее согласие. Установлено, что положение стационарной ударной волны определяется удельной мощностью разряда и значением показателя адиабаты (на которое влияют степень ионизации и степень неравновесности) в зоне плазмы, создаваемой разрядом. Получено, что на начальном этапе зависимость относительного отхода от мощности разряда близка к линейной, при этом показатель адиабаты близок к постоянному. С ростом тока и мощности разряда показатель адиабаты имеет тенденцию к росту в ксеноне и к уменьшению в воздухе. Вместе с тем в ксеноне получено колебание в зависимости положения стационарной головной ударной волны от мощности разряда, которое связано с возможностью показателя адиабаты как возрастать, так и убывать в зависимости от соотношения плазменных характеристик. Таким образом показано, что показатель адиабаты газоразрядной плазмы играет существенную роль в динамике структуры течения и в величине отхода стационарной головной ударной волны от тела. Полученные результаты могут найти применение для разработки систем управления высокоскоростными потоками с учетом не только тепловых эффектов, но и влияния параметров плазмы. Ключевые слова: управление потоком, воздух, газовый разряд, показатель адиабаты головная ударная волна, сверхзвуковой поток.
  1. D. Knight. J. Propulsion Power, 24, 1153 (2008). DOI: 10.2514/1.24595
  2. M.Y.M. Ahmed, N. Qin. Progress Aerospace Sci., 112, 100585 (2020). DOI: 10.1016/j.paerosci.2019.100585
  3. S. Rashid, F. Nawaz, A. Maqsood, S. Salamat, R. Riaz. Proc. Institution of Mechanical Engineers, Part G: J. Aerospace Engineering, 12, 2851 (2022). DOI: 10.1177/09544100211069796
  4. O.A. Azarova, O.V. Kravchenko. Energies, 17 (7), 1632 (2024). DOI: 10.3390/en17071632
  5. S.B. Leonov, I.V. Adamovich, V.R. Soloviev. Plasma Sources Sci. Technol., 25, 063001 (2016). DOI: 10.1088/0963-0252/25/6/063001
  6. П.Ю. Георгиевский, В.А. Левин. Письма в ЖТФ, 14 (8), 684 (1988)
  7. В.И. Артемьев, В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов и др. Известия АН СССР. МЖГ, 5, 146 (1989)
  8. P.K. Tretyakov, V.M. Fomin, V.I. Yakovlev. Proc. Int. Conf. Methods of Aerophysical Research (Novosibirsk, Russia, 1996), p. 210
  9. V.A. Bityurin, A.I. Klimov, S.B. Leonov, et al. In: Proc. 3rd Weakly Ionized Gases Workshop (Norfolk, AIAA, 1999), p. 4940. DOI: 10.2514/6.1999-4940
  10. В.П. Фомичев, М.А. Ядренкин. Письма в ЖТФ, 43 (23), 31 (2017). DOI: 10.21883/PJTF.2017.23.45273.16648
  11. H. Yan, F. Liu, J. Xu, Y. Xue. AIAA J., 56, 532 (2017). DOI: 10.2514/1.J056107
  12. B. Tang, S. Guo, L. Hua. Contributions to Plasma Phys., 61 (2), e202000067 (2020). DOI: 10.1002/ctpp.202000067
  13. О.А. Азарова, А.В. Ерофеев, Т.А. Лапушкина. Письма в ЖТФ, 43 (8), 93 (2017). DOI: 10.21883/PJTF.2017.08.44540.16598
  14. K.T.A.L. Burm, W.J. Goedheer, D.C. Schram. Phys. Plasmas, 6, 2622 (1999). DOI: 10.1063/1.873535
  15. V. Lago, R. Joussot, J. Parisse. J. Physics D: Appl. Phys., 47, 125202 (2014). DOI: 10.1088/0022-3727/47/12/125202
  16. O.A. Azarova, T.A. Lapushkina, Y.A. Shustrov. Phys. Fluids, 34, 066117 (2022). DOI: 10.1063/5.0093787
  17. O.A. Azarova, T.A. Lapushkina, O.V. Kravchenko. Fluids, 9 (12), 277 (2024). DOI: 10.3390/fluids9120277
  18. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда (Наука, М., 1987)
  19. П. Роуч. Вычислительная гидродинамика (Мир, М., 1980)
  20. О.А. Азарова. ЖВМ и МФ, 55 (12), 2067 (2015). DOI: 10.7868/S0044466915120030