Магнитогидродинамическое (МГД) взаимодействие в высокоскоростных газовых потоках позволяет изменять структуру течения вблизи обтекаемых тел. Данный подход может быть использован для изменения аэродинамических характеристик перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов, а также в каналах гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей.
В предыдущих исследованиях рассматривалось локальное МГД-взаимодействие на поверхности модели пластины при ионизации гиперзвукового потока воздуха электрическим разрядом. При этом сила Ампера была направлена навстречу набегающему потоку и вызывала его локальное торможение. Было показано, что при увеличении параметра гидромагнитного взаимодействия происходит трансформация присоединённого скачка уплотнения, генерируемого передней кромкой, в головной скачок перед моделью. В условиях эксперимента наблюдались три степени интенсивности МГД-взаимодействия (слабое, умеренное и сильное), которые соответствовали величинам параметра гидромагнитного взаимодействия S < 0,05, S = 0,05–0,15, S > 0,15 [1]. При слабом взаимодействии влияние на ударно-волновую структуру течения у пластины практически не наблюдается. Умеренное взаимодействие характерно тем, что величина силы Ампера достаточна для поддержания устойчивой зоны ионизации у поверхности модели. При этом происходит увеличение угла наклона присоединенного к передней кромке скачка или скачка сгенерированного в области взаимодействия. Сильное МГД-взаимодействие в потоке отличается тем, что перед областью заторможенного потока образуется головной скачок уплотнения.
Процесс образования головного скачка перед зоной МГД-взаимодействия наблюдался также в экспериментальных исследованиях взаимодействия на поверхности модели возвращаемого аппарата при ионизации газа импульсным электрическим разрядом [2], а также в исследованиях взаимодействия газового разряда с набегающим потоком в магнитном поле без модели [3]. Все исследования проводились при одинаковых параметрах потока и электрического разряда. Для каждого случая был вычислен параметр гидромагнитного взаимодействия, который оказался соответствующим величине параметра S при сильном МГД-взаимодействии.
Таким образом, при сильном МГД-взаимодействии форма модели слабо влияет на конечный результат изменения картины течения, поскольку размер области взаимодействия становится сравнимым, а в отдельных случаях — больше размера обтекаемого тела.
Литература