Компьютерное моделирование плазмодинамических процессов факела капиллярного разряда

Механика жидкости, газа и плазмы


Авторы

Кузенов В. В.*, Рыжков С. В.**, Гаврилова А. Ю.***, Скороход Е. П.****

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

*e-mail: kuzenov@ipmnet.ru
**e-mail: svryzhkov@gmail.com
***e-mail: gavrilovaann@mail.ru
****e-mail: e.p.skorohod@mail.ru

Аннотация

В рамках радиационной плазмодинамики с учётом переноса излучения приведена постановка задачи плазменных и газодинамических процессов в факеле капиллярного разряда с испаряющимся электродом в предположении равенства яркостной температуры и температуры истекающей плазмы. Получено численное решение системы уравнений согласно разработанной в работе нестационарной двумерной радиационно-магнитогазодинамической модели, которая базируется на методе расщепления по физическим процессам и пространственным направлениям. Результаты расчетов показывают, что к моменту времени t ~ 100 мкс яркостные температуры резко падают от 10 до 3 кК и после чего относительно слабо изменяются с течением времени.

Ключевые слова

плазменные двигатели, радиационная плазмодинамика, плазменная струя капиллярного разряда, компьютерная система ASTEROID

Библиографический список

  1. Физическая энциклопедия. Том 5. — М.: Научное издательство «БРЭ», 1998. 691 с.

  2. Васин А.И., Коротеев А.С., Ловцов А.С., Муравлев В.А., Шагайда А.А., Шутов В.Н. Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП «Центр Келдыша» // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012, выпуск № 60: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=35335 (дата публикации 10.12.2012).

  3. V Международный межотраслевой молодежный научно-технический форум «Молодежь и будущее авиации и космонавтики-2013». Доклады // Электронный журнал «Труды МАИ», 2014, № 74: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=49034 (дата публикации25.04.2014).

  4. Белов С.Н., Жилин А.Н., Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В. Магнитодинамический режим сильноточного капиллярного разряда. // Теплофизика высоких температур. 1978. Т.16. № 3. С. 473-477.

  5. Боброва Н.А., Буланов С.В., Поцоли Р. и др. МГД-моделирование плазмы капиллярных разрядов // Физика плазмы. 1998. Т. 24. № 1. С. 3-8.

  6. Борисов Е.К., Скороход Е.П., Шариков И.В. Структура эрозийной плазменной струи. // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 1997. № 1. С. 181-188.

  7. Лукьянов Г.А. Сверхзвуковые струи плазмы. — М.: Машиностроение, 1985. −274 с.

  8. Смирнов В.Л. Исследование неидеальной плазмы в условиях капиллярного разряда: Диссер. кандид. физ.-мат. наук. — Л.: ГОИ, 1979. — 209 c.

  9. Шариков И.В. Структура эрозийной плазменной струи сильноточного разряда в капилляре: Диссер. кандид. физ.-мат. наук. — М.: МАИ, 2003. — 153 c.

  10. Борисов Е.К. Оптические свойства тяжёлых металлов сильноточного разряда и сверхзвуковой эрозийной плазменной струи: Диссер. кандид. физ.-мат. наук. — М.: МАИ, 1995. — 134 с.

  11. Розанов В.Б. Газодинамическая модель капиллярного разряда с испаряющимися стенками. // Теплофизика высоких температур 1970. Т.8. № 5. С. 951-956.

  12. Огурцова Н.Н., Подмошенский И.В., Роговцев П.Н. Расчёт параметров опрически плотной плазмы разряда с испаряющейся стенкой. // Теплофизика высоких температур. 1971. Т. 9. № 3. С. 468-471.

  13. Бондарев Б.В., Муравенко В.Г., Широков М.Ф. Одномерная теория капиллярного разряда с испаряющимися стенками. // Теплофизика высоких температур. 1977. Т.15. № 3. С. 465-470.

  14. Белов С.Н. Расчёт осевого распределения параметров плазмы капиллярного разряда с испаряемой стенкой. // Журнал прикладной спектроскопии. 1978. Т. 28. № 4. С. 605-607.

  15. Численное моделирование динамики эрозийной плазмы мощных электрических разрядов / В.Е. Окунев, Н.В. Павлюкевич, Г.С. Романов, А.С. Сметанников. — Минск: 1984. — 32 с. (Препринт / Институт тепло-и массообмена им. А.В.Лыкова. 1984. № 8).

  16. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. — М.: Наука, 1991. — 600 с.

  17. Минько Л.Я. Получение и исследование импульсных плазменных потоков. — Минск: Наука и техника, 1970. — 184 с.

  18. Радиационный перенос энергии в аксиально симметричных электрических разрядах и плазменных струях / К.Л. Степанов, Е.А. Ершов-Борисов, В.Е. Окунев и др. — Минск: 1999. — 20 с. (Препринт / Институт тепло-и массообмена им. А.В.Лыкова. 1999. № 4.)

  19. Математическая модель взаимодействия лазерных пучков высокой энергии импульса с плазменной мишенью, находящейся в затравочном магнитном поле. / В.В. Кузенов, С.В. Рыжков. — М.: 2010. — 56 с. (Препринт / Институт прикладной механики им. А.Ю. Ишлинского. 2010. № 942.)

  20. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Numerical modeling of magnetized plasma compressed by the laser beams and plasma jets // Problems of Atomic Science and Technology. 2013. no 1 (83). P. 12–14.

  21. Surzhikov S.T. Computing system for solving radiative gasdynamic problems of entry and re-entry space vehicles. Proceedings of the 1st International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry, 2003, ESA-533, P. 111–118.

  22. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. — М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. —543 с.

  23. Кузенов В.В., Рыжков С.В., Шумаев В.В. Определение термодинамических свойств замагниченной плазмы на основе модели Томаса—Ферми // Прикладная физика. 2014. № 3. С. 22–25.

  24. Кузенов В.В., Рыжков С.В., Шумаев В.В. Сравнение термодинамических свойств ионизованных газов по моделям Томаса—Ферми и Саха в области их совместной применимости // Физико-химическая кинетика в газовой динамике, 2014, Т. 15. № 5: http://chemphys.edu.ru/issues/2014-15-5/articles/253/ (28.03.2015).

  25. Кузенов В.В., Лебо А.И., Лебо И.Г., Рыжков С.В. Физико-математические модели и методы расчета воздействия мощных лазерных и плазменных импульсов на конденсированные и газовые среды. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. — 327 с.

  26. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V. Evaluation of hydrodynamic instabilities in inertial confinement fusion target in a magnetic field // Problems of Atomic Science and Technology. 2013. no 4 (86). P. 103-107.

  27. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных явлений гидродинамических явлений. — М.: Наука. 1966. — 688 c.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход