Simulation of a Transverse–Longitudinal Discharge in a Supersonic Air Flow in the Hydrodynamic Approximation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Three-dimensional distributions of velocity, temperature and pressure in the supersonic air flow at M = 2, as well as the current density in the discharge initiated in it, are obtained. A direct current gas discharge of 10 A is considered in the hydrodynamic approximation within the channel model. The evolution of a transverse–longitudinal discharge is considered in the time range t up to 20 µs. It is shown that the discharge moves almost at the velocity of the main supersonic air flow disturbing it rather weakly. Based on the characteristic values of the current density and gas temperature of 8000–10 000 K obtained in the calculations, the electron density in the discharge channel is estimated as ne ~ 1016 cm–3. The field strength of E ~ 125 V/cm is estimated and the reduced field strength in the discharge channel E/N is about 30 Td. In the configuration of an aerodynamic model with shortened electrodes, the transition to the discharge phase fixed at their ends is shown.

About the authors

K. N. Kornev

Moscow State University, Faculty of PhysicsMoscow State University, Faculty of Physics

Email: singuliarnost@yandex.ru
Moscow, Russia

A. A. Logunov

Faculty of Physics, Moscow State University

Email: logunov_aa@physics.msu.ru
119234, Moscow, Russia

V. M. Shibkov

Moscow State University, Faculty of Physics

Author for correspondence.
Email: valshibmsu@gmail.com
Moscow, Russia

References

  1. Leonov S.B. // Energies. 2018. V. 11. P. 1733. https://doi.org/10.3390/en11071733
  2. Lin Bing-xuan, Wu Yun, Zhang Zhi-bo, Chen Zheng // Combustion and flame. 2017. V. 182. P. 102–113. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2017.04.022
  3. Chintala N., Meyer R., Hicks A., Bao A., Rich J.W., Lempert W.R., Adamovich I.V. // Journal of Propulsion and Power. 2005. T. 21. № 4. C. 583. https://doi.org/10.2514/1.10865
  4. Enloe C.L., McLaughlin T.E., VanDyken R.D., Kach-ner K.D., Jumper E.J., Corke T.C. // AIAA JOURNAL. 2004. V. 42. № 3. P. 589. https://doi.org/10.2514/1.2305
  5. Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. № 24. С. 38. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/pztf/2004/24/pztf_t30v24_07.pdf
  6. Знаменская И.А., Латфуллин Д.Ф., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В., Сысоев Н.Н. // ЖТФ. 2007. Т. 77. № 5. С.10. http://elibrary.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/ztf/2007/05/ztf7705_02.pdf.
  7. Fridman A., Gutsol A., Gangoli S., Ju Y., Ombrello T. // Journal of Propulsion and Power. 2008. T. 24. № 6. C. 1216. https://doi.org/10.2514/1.24795
  8. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 8. С. 661. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35642593
  9. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 3. С. 314. https://doi.org/10.7868/S0367292117030118
  10. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2018. № 5. С. 44.
  11. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2017. № 3. С. 76.
  12. Копыл П.В., Сурконт О.С., Шибков В.М., Шибко-ва Л.В. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 6. С. 551.
  13. Зарин А.С., Кузовников А.А., Шибков В.М. Свободно локализованный СВЧ-разряд в воздухе. М.: Нефть и газ., 1996.
  14. Шибков В.М., Двинин С.А., Ершов А.П., Константиновский Р.С., Сурконт О.С., Черников В.А., Шибкова Л.В. // Физика плазмы. 2007. Т. 33. № 1. С. 77.
  15. Шибков В.М., Шибкова Л.В., Громов В.Г., Кара-чев А.А., Константиновский Р.С. // Теплофизика высоких температур. 2011. 49. № 2. С. 163.
  16. Logunov A.A., Kornev K.N., Shibkova L.V., Shibkov V.M. // High Temperature. 2021. Vol. 59. № 1. P. 19–26.
  17. Шибкова Л.В., Шибков В.М., Логунов А.А., Долб-ня Д.С., Корнев К.Н. // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58. № 6. С. 1–8.
  18. Двинин С.А., Ершов А.П., Тимофеев И.Б., Черни-ков В.А., Шибков В.М. // Теплофизика высоких температур. 2004. Т. 42. № 2. С. 181–191.
  19. Kolev S., Bogaerts A. // Plasma Sources Science and Technology. 2014. T. 24. № 1. C. 015025.
  20. Shang J.S., Huang P.G., Yan H., Surzhikov S.T. // Journal of Applied Physics. 2009. T. 105. № 2. C. 023303.
  21. Nishihara M., Adamovich I.V. // IEEE transactions on plasma science. 2007. T. 35. № 5. C. 1312–1324.
  22. Firsov A., Bityurin V., Tarasov D., Dobrovolskaya A., Troshkin R., Bocharov A. // Energies. 2022. T. 15. № 19. C. 7015.
  23. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976.
  24. Boulos M.I., Fauchais P., Pfender E. Thermal Plasmas: Fundamentals and Applications, Plenum Press, Springer, 1994.
  25. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. С. 511.
  26. Предводителев А.С. Таблицы термодинамических функций воздуха (для температур от 6 000 до 12 000 К и давлений от 0.001 до 1 000 атмосфер). М.: Изд-во АН СССР. 1957.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (689KB)
3.

Download (245KB)
4.

Download (525KB)
5.

Download (670KB)
6.

Download (628KB)
7.

Download (707KB)
8.

Download (30KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences