1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика плазмы
  4. T. 49, № 5, 2023

Физика плазмы, 2023, T. 49, № 5, стр. 438-446

Образование атомарного кислорода в продольно-поперечном разряде

В. А. Битюрин a, b, *, А. С. Добровольская a, А. Н. Бочаров a, А. А. Фирсов a

a Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)
Москва, Россия

b Национальный исследовательский университет “Московский энергетический институт”
Москва, Россия

* E-mail: valentin.bityurin@gmail.com

Поступила в редакцию 09.11.2022
После доработки 13.02.2023
Принята к публикации 18.02.2023

Аннотация

Представлены результаты численного моделирования разряда постоянного тока в высокоскоростном воздушном потоке с использованием газодинамического кода Plasmaero. Моделирование плазмы разряда было выполнено с использованием одножидкостного МГД-приближения и детальной схемы плазмохимических реакций. В расчетах была получена динамика разряда постоянного тока (в том числе, возникновение перепробоя), которая качественно соответствует экспериментальным данным. Была получена и проанализирована концентрация атомарного кислорода в разных частях разряда. В нульмерном расчете получена оценка влияния наработанного атомарного кислорода на горение этилен-воздушной смеси. Было показано, что наработка атомарного кислорода в разряде постоянного тока может значительно уменьшить время индукции, что важно для стимулирования горения в высокоскоростном потоке.

Ключевые слова: разряд постоянного тока в воздушном потоке, нетермическая ионизация, перепробой разряда, стимулированное плазмой горение

Список литературы

  1. Poggie J., McLaughlin T., Leonov S. // Aerospace-Lab Journal. 2015. № 10. P. AL10-01. https://doi.org/10.12762/2015.AL10-01

  2. Alferov V.I., Bushmin A.S. // Sov. Phys. JETP. 1963. V. 17. № 6. P. 1190.

  3. Alferov V.I., Bushmin A.S., Kalachev B.V. // Sov. Phys. JETP. 1967. V. 24. № 5. P. 859.

  4. Ershov A.P., Surkont O.S., Timofeev I.B., Shibkov V.M., Chernikov V.A. // High Temperature. 2004. V. 42. № 5. P. 667. https://doi.org/10.1023/B:HITE.0000046519.53287.47

  5. Ershov A.P., Kalinin A.V., Surkont O.S., Timofeev I.B., Shibkov V.M., Chernikov V.A. // High Temperature. 2004. V. 42. № 6. P. 865. https://doi.org/10.1007/S10740-005-0029-0

  6. Bychkov V.L., Grachev L.P., Esakov I.I., Ravaev A.A., Khodataev K.V. // Technical Physics 2004 49:7. 2004. V. 49. № 7. P. 833. https://doi.org/10.1134/1.1778855

  7. Leonov S.B., Yarantsev D.A. // Fluid Dynamics. 2008. V. 43. № 6. P. 945. https://doi.org/10.1134/S001546280806015X

  8. Шибков В.М., Шибкова Л. В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 3. С. 314. Shibkov V.M., Shibkova L.V., Logunov A.A. // Plasma Physics Reports. 2017. V. 43. № 3. P. 373. https://doi.org/10.1134/S1063780X17030114

  9. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 8. С. 661. = Shibkov V.M., Shibkova L.V., Logunov A.A. // Plasma Physics Reports. 2018. V. 44. № 8. P. 754. https://doi.org/10.1134/S1063780X18080056

  10. Leonov S.B., Savelkin K.V., Firsov A.A., Yarantsev D.A. // High Temperature. 2010. V. 48. № 6. P. 896–902. https://doi.org/10.1134/S0018151X10060179

  11. Firsov A., Savelkin K.V., Yarantsev D.A., Leonov S.B. // Philos. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. № 2048. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0337

  12. Firsov A.A., Kolosov N.S. // J Phys Conf Ser. 2021. V. 2100. № 1. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012017

  13. Leonov S.B., Elliott S., Carter C., Houpt A., Lax P., Ombrello T. // Exp Therm Fluid Sci. 2021. V. 124. P. 110355. https://doi.org/10.1016/J.EXPTHERMFLUSCI.2021.110355

  14. Efimov A.V., Firsov A.A., Kolosov N.S., Leonov S.B. // Plasma Sources Sci Technol. 2020. V. 29. № 7. https://doi.org/10.1088/1361-6595/AB9C94

  15. Firsov A.A., Efimov A.V., Kolosov N.S., Moralev I.A., Leonov S.B. // J Phys Conf Ser. 2021. V. 2100. № 1. P. 012007. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012007

  16. Watanabe Y., Elliott S., Firsov A., Houpt A., Leonov S. // J. Phys. D Appl. Phys. 2019. V. 52. № 44. P. 444003. https://doi.org/10.1088/1361-6463/AB352F

  17. Andrews P., Lax P., Leonov S. // Energies (Basel). 2022. V. 15. № 19. P. 7104. https://doi.org/10.3390/EN15197104

  18. Ershov A.P., Kamenshchikov S.A., Kolesnikov E.B., Logunov A.A., Firsov A.A., Chernikov V.A. // Fluid Dynamics. 2008. V. 43. № 4. P. 605. https://doi.org/10.1134/S0015462808040133

  19. Dvinin S.A., Ershov A.P., Timofeev I.B., Chernikov V.A., Shibkov V.M. // High Temperature. 2004. V. 42. № 2. P. 171. https://doi.org/10.1023/B:HITE.0000026147.82949.36

  20. Moralev I., Kazanskii P., Bityurin V., Bocharov A., Fir-sov A., Dolgov E., Leonov S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020. V. 53. № 42. P. 425203. https://doi.org/10.1088/1361-6463/AB9D5A

  21. Rakhimov R.G., Moralev I.A., Firsov A.A., Bityurin V.A., Bocharov A.N. // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1147. № 1. P. 012128. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1147/1/012128

  22. Bityurin V.A., Bocharov A.N., Dobrovolskaya A.S., Kuz-netsova T.N., Popov N.A., Filimonova E.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2100. P. 012032. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012032

  23. Tarasov D.A., Firsov A.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2100. № 1. P. 012015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012015

  24. Gray M.D., Sirohi J., Raja L.L. // AIAA Aerospace Sciences Meeting. 2018. P. 2018-0935. https://doi.org/10.2514/6.2018-0935

  25. Bourlet A., Labaune J., Tholin F., Pechereau F., Vincent-Randonnier A., Laux C.O. // AIAA Science and T-echnology Forum and Exposition, AIAA SciTech Forum 2022. 2022. P. 2022-0831. https://doi.org/10.2514/6.2022-0831

  26. Kosarev I.N., Aleksandrov N.L., Kindysheva S.V., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Y. // J. Phys. D: A-ppl. Phys. 2008. V. 41. № 3. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/3/032002

  27. Kosarev I.N., Aleksandrov N.L., Kindysheva S.V., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Y. // Combust Flame. 2009. V. 156. № 1. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2008.07.013

  28. Filimonova E.A., Bityurin V.A. // XXXI ICPIG. 2013.

  29. Kosarev I.N., Kindysheva S.V., Momot R.M., Plasti-nin E.A., Aleksandrov N.L., Starikovskiy A.Y. // Combust Flame. 2016. V. 165. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2015.12.011

  30. Bocharov A.N., Bityurin V.A. LAP Lambert Academic Publishing, 2017. 228 p.

  31. Bityurin V.A., Bocharov A.N., Popov N.A. // Fluid Dynamics 2008 43:4. 2008. V. 43. № 4. P. 642. https://doi.org/10.1134/S0015462808040170

  32. Bityurin V.A., Bocharov A.N. // Fluid Dynamics 2006 41:5. 2006. V. 41. № 5. P. 843. https://doi.org/10.1007/S10697-006-0100-5

  33. Firsov A., Bityurin V., Tarasov D., Dobrovolskaya A., Troshkin R., Bocharov A. // Energies (Basel). 2022. V. 15. № 19. P. 7015. https://doi.org/10.3390/en15197015

  34. Bityurin V.A., Bocharov A.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. № 26. P. 264001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/AAC566

  35. Park C. // J Thermophys Heat Trans. 1993. V. 7. № 3. https://doi.org/10.2514/3.431

  36. Bityurin V.A., Bocharov A.N., Popov N.A. // 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2008. https://doi.org/10.2514/6.2008-1385.

  37. Benilov M.S., Naidis G.V. // J Phys D Appl Phys. 2003. V. 36. № 15. P. 1834. https://doi.org/10.1088/0022-3727/36/15/314

  38. Leonov S.B., Yarantsev D.A., Napartovich A.P., Kochetov I.V. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2006. V. 34. № 6. P. 2514–2525. https://doi.org/10.1109/TPS.2006.886089

  39. Ju Y., Sun W. // Prog Energy Combust Sci. 2015. V. 48. P. 21–83. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2014.12.002

  40. Filimonova E.A., Dobrovolskaya A.S. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 12 (in press).

  41. Filimonova E.A. // J. Phys. D Appl. Phys. 2015. V. 48. № 1. https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/1/015201

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика плазмы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал