Диссертация - Воздействие магнитного и электрического полей на ударно-волновую конфигурацию в диффузоре
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...5
Основные этапы работы...5
Положения, выносимые на защиту...7
<А ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ
4 РАБОТЫ...9
' 1.1. Проблема управления сверхзвуковым потоком...9
,' 1.2. Принцип работы магнитогидродинамического генератора...10
: ; • 13. Инертные газы в качестве рабочей среды...13
I ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА...15
2.1. Газодинамический тракт...15
1<, •' 2.1.1. Камеры высокого и низкого давления...15
% 2.1.2. Рабочая вакуумная камера...17
2.2. Оценка основных параметров плазмы для постановки эксперимента...20
2.2.1. Параметры потока за падающей ударной волной...20
2.2.2. Параметры за отраженной ударной волной...20
2.2.3. Расчет параметров плазмы в ускоряющем сопле...22
, "': . 2.3. Выбор рабочих режимов...24
;,«¦;.? 2.3.1. Оптимизация режимов...24
5" - 2.3.2. Основные экспериментальные режимы...30
: 2.4. Магнитная система...30
V ;".\ " 2.4.1. Исходные предпосылки...30
2.4.2. Магнитные катушки...31
2.4.3. Характеристики системы питания катушек...35
, 2.4.4. Зарядное устройство...37
''*¦''¦¦ , , 2.4.5. Коммутирующее устройство...38
У 2.4.5. Форма и величина импульса магнитной индукции...38
2.5. Формирование внешнего электрического поля...41
' * .-' 2.6. Выводы к Главе...45
ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАЗМЫ...46
3.1. Измерение интегральных характеристик...46
4? 3.1.1. Подключение внешнего источника напряжения...46
3.1.2. Измерение напряжения и тока...49
У
3.2. Распределение потенциала и проводимость...53
3.2.L Пространственное распределение потенциала...53
3.2.2. Проводимость...55
33. Определение температуры и концентрации электронов...55
3.3.1. Теоретические основы...55
3.3.2. Выбор эталона...59
3.3.3. Калибровка приемных приборов...60
3.3.4. Процедура определения температуры электронов...69
3.3.5. Процедура определения концентрации электронов...72
3.3.6. Определение концентрации электронов по измеренной проводимости плазмы...73
3.4. Методы визуализации течения в диффузоре...73
3.4.1. Высокоскоростная камера ВСК-5...73
3.4.2. Визуализация течения с помощью покадровой съемки светящихся неоднородностей74
3.4.3. Шлирен-регистрация картины течения в однократном режиме...76
3.4.4. Организация развертки шлирен картины течения во времени...77
3.4.5. Импульсный источник света...84
3.5. Ударно-волновая конфигурация в отсутствие внешних воздействий...86
3.6. Выводы к Главе...'...89
ГЛАВА 4. ПРИСТЕНОЧНЫЕ ЭФФЕКТЫ И ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ В ЯДРЕ
ПОТОКА...90
4.1. Пристеночные слои в диффузоре...90
4.1.1. О природе пристеночных слоев...90
4.1.2. Собственно приэлектродные слои...91
4.1.3. Падение потенциала в пограничном слое...92
4.1.4. Температурный слой...94
4.1.5. Визуализация пристеночных слоев по собственному свечению плазмы...94
4.1.6. Визуализация пристеночных слоев шпирен-методом...97
4.2. Вольтамперные характеристики и эффективная проводимость плазмы...99
4.2.1. ВАХвмагнитоиндуцироватом поле...99
4.2.2. ВАХ во внешнем электрическом поле...101
4.2.3. ВАХ во внешнем электрическом и магнитном полях...106
4.3. Пространственное распределение потенциала и проводимость в ядре потока...109
4.3.1. Распределение потенциала в межэлектродном промежутке...109
4.3.2. Проводимость плазмы в ядре потока...115
4.4. Концентрация и температура электронов...119
4.5. Кинетика ионизации...122
4.6. Выводы к Главе...127
ГЛАВА 5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В РАЗНЫХ ЧАСТЯХ ДИФФУЗОРА...129
5.1. Воздействие магнитного и электрического полей на параметры потока...129
5.L1. Основные факторы, действующие на поток...129
5.1.2. Число Месса потока при внешних воздействиях...131
5.1.3. Основные параметры воздействия на поток...133
5.2. Классификация типов МГД-взаимодействия...134
53. Взаимодействие в разных частях диффузора...138
5.3.1. Зоны взаимодействия и режимы исследования...138
5.3.2. Электрические измерения. Режим В...141
5.3.3. Шлирен картины течения. Режим В...146
5.3.4.Электрические измерения. Режим D...149
5.3.5. Шлирен картины течения. Режим D...154
5.3.6. Обсуждение результатов эксперимента...159
5.3.7. Формирование пристеночного слоя...161
5.3.8. Эффективность воздействия на скачки...162
5.3. Выводы к главе...164
ГЛАВА 6. ЛОКАЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЕЙ НА ТЕЧЕНИЕ В ДИФФУЗОРЕ...166
6.1. Введение...166
6.2. Локализации поперечного тока...166
6.2.1. Воздействие во входной части диффузора...166
6.2.2. Вольтамперная характеристика...168
6.2.3. Области доминирования пондеромоторной силы и джоулева нагрева...171
6.2.4. Реакция положения входных скачков на внешние воздействия...171
6.2.5. Демонстрация ускорение потока под действием пондеромоторной силы...172
63. Локализации продольного тока...173
6.3.1. Воздействие в пристеночной области диффузора...173
6.3.2. Продольный ток во всем диффузоре...176
6.4. Выводы к Главе...178
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...180
ЛИТЕРАТУРА...182
