Научный отчет № 5481

Название
Исследование теплообмена к холодной каталитической поверхности моделей различных форм в сверхзвуковых струях диссоциированного воздуха в ВЧ-плазмотроне.
Авторы
Сахаров В.И., Колесников А.Ф., Чаплыгин А.В., Лукомский И.В.
Аннотация
Эксперименты по теплообмену проводились на 100-киловаттном высокочастотном индукционном плазмотроне ВГУ-4. Теплообмен в недорасширенных струях диссоциированного воздуха исследовался на трех медных водоохлаждаемых цилиндрических моделях диаметром 20 мм: с плоским торцом, со сферической носовой частью, со скругленной кромкой и плоским притуплением носовой части. Тепловые потоки в носовой части моделей измерялись проточными стационарными калориметрами с плоской или сферической тепловоспринимающей поверхностью из меди. Измерения проведены в недорасширенных струях высокоэнтальпийного воздуха, истекающих из водоохлаждаемых конических сопел с диаметрами выходных сечений 40 и 50 мм при давлении в затопленном пространстве 8.5гПа, расходе воздуха 3.6 г/c и мощности ВЧ-генератора плазмотрона по анодному питанию 64 кВт. Расстояние между передней критической точкой модели и срезом сопла во всех экспериментах составляло 30 мм. Для условий экспериментов выполнено численное моделирование обтекания моделей различной геометрии в рамках уравнений Навье-Стокса для многокомпонентного неравновесно диссоциированного воздуха с учетом химических реакций в потоке и на холодной поверхности. Получено удовлетворительное согласие экспериментальных и расчетных данных по тепловым потокам в точке торможения при эффективном коэффициенте гетерогенной рекомбинации γ= 0.1.
Год публикации
2021 г.
Объём
16 с.
Научный руководитель
Сахаров В.И., Колесников А.Ф.
Ключевые слова
индукционный ВЧ-плазмотрон, сверхзвуковые струи диссоциированного воздуха, тепловые потоки в точке торможения, численное моделирование, каталитическая рекомбинация атомов.