Ядренкин М.А.   Фомичев В.П.  

Сильное МГД-взаимодействие в гиперзвуковом потоке воздуха вблизи моделей

Докладчик: Ядренкин М.А.

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

  1. V.P. Fomichev, M.A. Yadrenkin, E.K. Shipko, Effect of volumetric electromagnetic forces on shock wave structure of hypersonic air flow near plate // 18th International Conference on the Methods of Aerophysical Research (ICMAR2016) (Russia, Perm, 27 Jun.-3 Jul., 2016) : AIP Conference Proceedings. -Vol.1770. -S.l., 2016. -P. 030068. DOI: 10.1063/1.4964010
  2. В.П. Фомичев, М.А. Ядренкин, Экспериментальное исследование МГД-взаимодействия перед моделью спускаемого аппарата в гиперзвуковом потоке воздуха // Тезисы: XI Всеросс. конф-ия молодых ученых «Проблемы механики: теор.,эксп-т и новые технологии», Новосибирск, 17,20–23 марта 2017, с.
  3. M.A. Yadrenkin, V.P. Fomichev. Ionization of a hypersonic air flow by electrical discharges in a magnetic field // Int. Conf. on the Methods of Aerophys. Research: Abstracts. Pt. II. Novosibirsk, 2014. P. 215-216.


К списку докладов