ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ РАЗРЯДНОГО КАНАЛА ВЧ-ПЛАЗМОТРОНА НА ТЕПЛООБМЕН В ВЫСОКОЭНТАЛЬПИЙНЫХ ДОЗВУКОВЫХ СТРУЯХ ВОЗДУХА

摘要

Эксперименты по теплообмену на 100-киловаттном ВЧ-плазмотроне выполнены для трех конфигураций разрядного канала с коническими водоохлаждаемыми соплами при диаметрах выходных сечений 30, 40 и 50 мм. В дозвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха в широком диапазоне мощности генератора 20-75 кВт проведены измерения скоростных напоров и тепловых потоков к медной водоохлаждаемой модели с плоским торцом диаметром 20 мм. Для условий экспериментов на ВЧ - плазмотроне в рамках уравнений Навье-Стокса и Максвелла проведены расчеты течений в разрядном канале плазмотрона и при обтекании модели дозвуковыми струями диссоциированного воздуха. На основании сопоставлений экспериментальных и расчетных данных по теплообмену восстановлены значения энтальпии и скорости на оси потока на внешней границе пограничного слоя перед моделью. С помощью теории локального моделирования теплообмена на основе результатов численных расчетов обтекания модели установлены соответствия между параметрами течений плазмы в ВЧ - плазмотроне и условиями входа в атмосферу затупленного тела с гиперзвуковой скоростью, рассчитаны высота, скорость и радиус кривизны носка тела в зависимости от режима работы ВЧ-генератора.