Семинар по аэромеханике ЦАГИ - ИТПМ СО РАН - СПбГТУ-НИИМ МГУ

Семинар по аэромеханике ЦАГИ – ИТПМ СО РАН – СПбГТУ-НИИМ МГУ

Экспериментальные исследования теплообмена в ВЧ-плазмотроне (диссоциированный СО₂ + N₂).

В.И. Власов, Г.Н. Залогин, Р.В. Ковалев, Н.Ф. Рудин

(ФГУП ЦНИИмаш)

Аннотация

Надёжное предсказание силовых и тепловых нагрузок на спускаемый марсианский модуль (EXOMARS и пр.) возможно только при наличии достаточно точной термохимической модели смеси продуктов, образующихся при высокотемпературном разложении углекислого газа (основного компонента марсианской атмосферы). Поскольку для условий неравновесного обтекания использование низкокаталитичных теплозащитных материалов может привести к кратному снижению уровня тепловых нагрузок (сравнительно с высококаталитичными материалами), то задача определения параметров поверхностного катализа оказывается важной для обеспечения необходимого теплового состояния спускаемого модуля при минимальных необходимых весах теплозащиты. Однако, на настоящее время, объём экспериментальных данных по теплообмену в высокотемпературных газодинамических установках  не достаточен для выработки полной термохимической модели СО₂.

В докладе приводятся результаты экспериментальных исследований теплообмена образцов (серебряных, медных и кварцевых) в смеси углекислого газа с азотом (3%) при энтальпиях 8-15 МДж/кг и давлениях 10-80 гПа, проведенных в высокочастотном плазматроне ЦНИИмаш (рис.1). Рассматриваются методы и особенности диагностики параметров  неравновесных плазменных струй СО₂, основанные на сочетании экспериментальных и расчетных методов. Численное моделирование течения в разрядной камере, струе и около моделей проводится на основе решения уравнений Навье-Стокса и Максвелла с учетом неравновесного протекания физико-химических процессов (рис.2). Обсуждаются способы получения вероятностей гетерогенной рекомбинации из различных групп экспериментальных данных.