Взаимодействие плазмы продольно - поперечного и плазмодинамического разрядов со сверхзвуковым воздушно–пропановым потоком (1102473)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКаменщиков Сергей АлександровичВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ ПРОДОЛЬНО – ПОПЕРЕЧНОГО ИПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРЯДОВ СО СВЕРХЗВУКОВЫМВОЗДУШНО - ПРОПАНОВЫМ ПОТОКОМ01.04.08 – физика плазмы.Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наук.Москва - 2011.Работа выполнена на кафедре физической электроники физического факультетаМосковского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова.Научный руководитель:Кандидат физико-математических наук, доцент Черников В.А.Официальные оппоненты:Доктор физико-математических наук, профессор Коссый И.А.Кандидат физико-математических наук Артамонов В.И.Ведущая организация:ФГУП «Московский Радиотехнический Институт» Российской Академии Наук.Защита состоится 12 мая 2011 г. в 16:30 на заседании диссертационного советаД 501.001.66. при Московском государственном университете им.

М.В.Ломоносова,119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, Дом 1, строение 2,Физический Факультет, Северная физическая аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В.Ломоносова.Автореферат разослан 11 апреля 2011 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.66.кандидат физико-математических наукКарташов И.Н.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫДиссертация посвящена определению нестационарных свойств продольно –поперечного и плазмодинамического разрядов в условиях натекающего воздушно –пропанового потока. Исследовано влияние свойств разрядной плазмы на предварительноеперемешивание смеси и характеристики плазменного воспламенения.Актуальность темыСоздание летательных аппаратов (ЛА), для которых натекающий поток воздуха являетсянадкритическим относительно гидродинамических параметров подобия (число Маха,число Рейнольдса, число Струхаля и т.д.) связано с рядом проблем прикладного ифундаментального характера.

В частности, необходимость новых подходов возникает вслучае движения ЛА со сверхзвуковыми (число Маха M > 1) и гиперзвуковыми (M > 5)скоростями. Задачи, возникающие при этом, могут быть решены в рамках примененияплазменных источников различных типов. Весь сложный комплекс подобных проблемможно условно разделить на три основных группы:Изменение динамических, термодинамических и статистических параметровпотока вблизи поверхности летательного аппарата с целью снижения шума,механических нагрузок, изменения лобового сопротивления и управлениятраекторией полета.Изучение механизмов воспламенения, стимулированного плазмой в условияхнадкритических потоков. Сокращение времени индукции, оптимизация областивоспламенения, сокращение экологически вредных продуктов горения.Изучение и стабилизация фронта воспламенения в условиях надкритическоготечения.Решение указанных задач позволит создать плазменные устройства, позволяющиеэффективно инициировать воспламенение для качественно различных течений, создаватьоптимальные аэродинамические свойства ЛА, решать сопряженные экологическиепроблемы.Данная работа посвящена рассмотрению задач, связанных с первыми двумяклассами проблем.

Определено изменение нестационарных свойств разряда в различныхрежимах его существование. Выяснено влияние нестационарных свойств разряда на3формированиепотокасфиксированнымиспектральнымиихаотическимихарактеристиками течения. Изучено влияние свойств разряда на оптимизацию смешениятоплива с окислителем и инициацию плазменного воспламенения.Цель работыВ качестве основных целей работы необходимо выделить следующие:Определение нестационарных свойств разряда в присутствии воздушно –пропанового и воздушного течения.Определение влияния нестационарных свойств разряда на спектральные ихаотические характеристики натекающего течения.Достижение оптимального перемешивания натекающей топливно – воздушнойсмеси в условиях исследованных режимов существования разряда.Достижение плазменного воспламенения в условиях натекающего воздушно –пропанового надкритического потока.

Определение влияния нестационарныхсвойств разряда на инициирование плазменного воспламенения.Методы исследованийРезультаты диссертации получены с использованием следующего диагностическогооборудования:Оптические детекторы – фотоэлектронный умножитель, рефракционный датчик,эмиссионный спектрометр.Электромеханические детекторы – датчики давления тензометрического типа,трубки Пито – Прандтля, термопарный датчик температуры.Методы определения электрических параметров разрядов: делитель напряжения,шунт.Научная новизнаВсе полученные результаты являются новыми, основная их часть получена авторомсамостоятельно.

Научная новизна работы состоит в следующем:Определенынестационарныесвойствапродольно–поперечногоразрядапостоянного тока в условиях натекающего сверхзвукового потока воздушно –пропановой смеси. Показано существование двух фаз разряда и обнаружена4динамическая неустойчивость первой фазы. Определен механизм неустойчивости.Объяснено влияние средних характеристик разряда на его структуру и основнуючастоту пульсаций плазменного канала.Выяснено влияние неустойчивого продольно – поперечного разряда на усилениехаотических свойств течения за областью разряда. Установлена связь междусредними характеристиками разряда и спектральными свойствами течения.Разработан метод определения оптимальности частичного перемешивания топливаи окислителя при помощи нестационарного продольно – поперечного разряда.

Вусловиях исследованных режимов существования разряда достигнуто оптимальноечастичное перемешивание натекающего воздушно – пропанового потока.Реализовано плазменное воспламенение потока при помощи неустойчивогопродольно – поперечного и плазмодинамического разрядов. Показано влияниесредних характеристик разряда на оптимальность воспламенения.Личный вклад автораВклад соискателя в работы, написанные в соавторстве и вошедшие в диссертацию,являетсяопределяющим.экспериментальныеПриустановкиинепосредственномучастииавторасоздавалисьразрабатывалисьметодикиобработкиданных,проводились экспериментальные исследования и анализ полученных результатов.

Наосновании полученных данных автором сформулированы и обоснованы выводыдиссертации.Практическая и теоретическая ценность работыПолученные в работе результаты могут быть использованы для оптимизации камерсгорания, работающих в условиях сверхзвукового воздушного потока.Закономерности,полученные в работе, могут быть также использованы для улучшения характеристиксуществующих лабораторных установок, созданных для исследования взаимодействияразрядовстопливно-воздушнымпотоком.Результаты,определяющиевлияниенестационарных свойств разряда на хаотические параметры течения, могут бытьсопоставлены с теоретическими исследованиями в области турбулентных течений.Апробация работыРезультаты диссертации докладывались:5На «Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерномусинтезу», Звенигород, 2007,2008 гг.; на конференции «Ломоносовские чтения» в МГУ,г.

Москва, 2007,2008 гг.; на семинаре «Школа – семинар по магнитоплазменнойаэродинамике», ИВТАН, г. Москва, 2007-2009 гг.; на конференции «AIAA AerospaceSciences Meeting», США, 2009,2010 гг.; на конференции «6th International Workshop andExhibition on Plasma Assisted Combustion, Germany», Германия, 2010 г.; на семинарахкафедры физической электроники физического факультета МГУ, 2008-2009 гг.Публикации.Основные результаты по теме диссертации опубликованы в семи работах, список которыхприводится в конце автореферата. Шесть работ [2-7] опубликованы в изданиях, входящихв утвержденный ВАК перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, вкоторых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации насоискание ученой степени доктора и кандидата наук.Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

Первая глава носит вводныйхарактерисодержитобзорлитературы.Втораяглавасодержитописаниеэкспериментальной установки, методов исследования и результаты предварительногоисследования течения без присутствия источников плазмы и инжекции пропана. Третья,четвертая и пятая главы оригинальны. В целом диссертация содержит 125 страниц,включая 62 рисунка, 1 таблицу и библиографию из 109 наименований.Содержание работыВо введении дано обоснование актуальности работы, сформулированы целиисследования, показана научная новизна, практическая и теоретическая значимостьработы. В завершении приведены выносимые на защиту положения.В первой главе представлен краткий обзор теоретических и экспериментальныхработ, посвященных основным проблемам плазменной аэродинамики и взаимодействиюнестационарных разрядов с топливно-воздушными потоками.Во второй главе приводится описание экспериментальной установки, методовисследования и результаты предварительного исследования течения без присутствияисточников плазмы.

В настоящей работе при проведении исследований взаимодействияплазмы,созданнойразличнымиисточниками,6сосверхзвуковымипотокамииспользовалисьдвеэкспериментальноймодификацииустановкиэкспериментального(ЭУ1),используемойвстенда.данныхСхемапервойисследованиях,представлена на рис. 1.Рис. 1. Схема первой экспериментальной установки. 1 – вакуумная камера, 2 –компрессор, 3 – кран, 4 – воздухопроводы, 5 – сборочный коллектор, 6 – баллонная рампа,7 – манометры, 8 – управляемый пневмоклапан, 9 – омический нагреватель, 10 – блокпитания нагревателя, 11 – сверхзвуковой канал, 12 – датчики давления, 13 – соединение свакуумной системой, 14 – иллюминаторы, 15 – топливораздаточные фланцы, 16 – фланецдля крепления плазменных источников воспламенения, 17 – система подачи топлива.Основным элементом экспериментальной установки является вакуумная камера (1)объемом 3 м3, с которой через гибкое соединение (13) соединен канал (11).

Принципработы установки следующий: с помощью компрессора (2) воздух по трубопроводу (4)через сборочный коллектор (5) нагнетается в дополнительную баллонную систему (6). Ееналичие позволяет довести общий объем системы высокого давления до 0.5 м3.Рабочее давление в системе высокого давления (системе подачи воздуха)контролируется с помощью манометров (7) и может достигать 6 Бар. Из системы подачивоздуха поток через управляемый пневматический клапан (8) поступает в омическийнагреватель (9), и далее в аэродинамический канал (11). В настоящую работу результатыисследований влияния предварительного нагрева не были включены.7Канал состоит из сопла Лаваля, формирующей секции (изолятора) и четырехвзаимозаменяемых секций, в одной из которых размещается источник плазмы, а другиеслужат для диагностики взаимодействия разрядов с воздушно - топливной смесью.Формирующая секция предусмотрена с целью создания однородного потока.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации