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.
11Физико-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.
- D. Knight. J. Propulsion Power, 24, 1153 (2008). DOI: 10.2514/1.24595
- M.Y.M. Ahmed, N. Qin. Progress Aerospace Sci., 112, 100585 (2020). DOI: 10.1016/j.paerosci.2019.100585
- 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
- O.A. Azarova, O.V. Kravchenko. Energies, 17 (7), 1632 (2024). DOI: 10.3390/en17071632
- S.B. Leonov, I.V. Adamovich, V.R. Soloviev. Plasma Sources Sci. Technol., 25, 063001 (2016). DOI: 10.1088/0963-0252/25/6/063001
- П.Ю. Георгиевский, В.А. Левин. Письма в ЖТФ, 14 (8), 684 (1988)
- В.И. Артемьев, В.И. Бергельсон, И.В. Немчинов и др. Известия АН СССР. МЖГ, 5, 146 (1989)
- P.K. Tretyakov, V.M. Fomin, V.I. Yakovlev. Proc. Int. Conf. Methods of Aerophysical Research (Novosibirsk, Russia, 1996), p. 210
- 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
- В.П. Фомичев, М.А. Ядренкин. Письма в ЖТФ, 43 (23), 31 (2017). DOI: 10.21883/PJTF.2017.23.45273.16648
- H. Yan, F. Liu, J. Xu, Y. Xue. AIAA J., 56, 532 (2017). DOI: 10.2514/1.J056107
- B. Tang, S. Guo, L. Hua. Contributions to Plasma Phys., 61 (2), e202000067 (2020). DOI: 10.1002/ctpp.202000067
- О.А. Азарова, А.В. Ерофеев, Т.А. Лапушкина. Письма в ЖТФ, 43 (8), 93 (2017). DOI: 10.21883/PJTF.2017.08.44540.16598
- K.T.A.L. Burm, W.J. Goedheer, D.C. Schram. Phys. Plasmas, 6, 2622 (1999). DOI: 10.1063/1.873535
- V. Lago, R. Joussot, J. Parisse. J. Physics D: Appl. Phys., 47, 125202 (2014). DOI: 10.1088/0022-3727/47/12/125202
- O.A. Azarova, T.A. Lapushkina, Y.A. Shustrov. Phys. Fluids, 34, 066117 (2022). DOI: 10.1063/5.0093787
- O.A. Azarova, T.A. Lapushkina, O.V. Kravchenko. Fluids, 9 (12), 277 (2024). DOI: 10.3390/fluids9120277
- Ю.П. Райзер. Физика газового разряда (Наука, М., 1987)
- П. Роуч. Вычислительная гидродинамика (Мир, М., 1980)
- О.А. Азарова. ЖВМ и МФ, 55 (12), 2067 (2015). DOI: 10.7868/S0044466915120030