Введение к работе
Актуальность исследования электрических, температурных и газодинамических полей, процессов преобразовании и
переноса анергии в газоплазменных потоках определяется широким применением разнообразных магнитогазодинамических устройств в технологических и исследовательских целях и необходимостью развитии адекватных физических и численных моделей процессов для обеспечения надежного анализа и прогноза характеристик таких устройств.
В згой связи целью предлагаемой диссертации является качественное и количественное описание эффектов неодноро-дностей электрических, газодинамических и температурных полей .в линейных МГД каналах и установление фундаментальных свойств течений низкотемпературной плазмы в каналах с неоднородными стенками в неоднородных внешних электрических и магнитных полях.
Достижение этой цели потребовало разработки следующих основных положений, выносимых на защиту:
і Разработка расчетно-теоретических моделей, учитывающих эффекты неоднородности электрических, іазоди-намических и температурных полей в МГД каналах с мпогоэлсментным подводом или отводом электрической энергии к потоку низкотемпературной плазмы и их применение для обработки и интерпретации данных крупномасштабного эксперимента, исследования процессов преобразования и переноса энергии в МГД системах и обеспечения обоснованною прогноза характеристик МГД устройств.
2. Постановка задач исследования нелинейных свойств неоднородных магнитогазодинамических течений в неоднородных внешних и граничных условиях, процессов взаимодействия потоков низкотемпературной плазмы со стенками сложной структуры и электротеи.товых явлений в окрестности неоднородной поверхности стенок, разработка аналитических и численных моделей, анализ результатов физического и численного эксперимента.
.V Формулировка п развито концепции использования эффектов неодноролностсн в потоках с газоплазменным взаимодействием дли преобразования энергии.
Научная новизна диссертации определяется следующими )сновными результатами.
1. Разработана процедура осреднения неоднородных лик
трических и газодинамических полей, структура кот
рых обусловлена взаимодействием потока с конечносеї.
ционированнымн стенками с учетом возможной кот
ракции тока на электродах, разработана па'рамегрию
ванная двумерная численная модель электрическою но
ля в МГД каналах с многоэлементным подводом и ни
отводом электрической энергии к потоку рабочего юла
Модификация численной модели адашйроійша для
описания конвективно-диффузионных процессов в ус
ловиях сопряженного энергообмена в потоках низкоте
мпературной плазмы в окрестности разрыв'йо-пеодноро-
дных стенок.
2. На основе обработки и интерпретации крупномас
штабного эксперимента установлены особенное пі гаю
динамических режимов течения и структуры по і ока и
МГД каналах, эффекты взаимодействия потока со пен
ками, характер неоднородности электрического поля н
МГД каналах с многоэлементным отводом злектричі.:
кой энергии, выполнена оценка нелинейных эффекюк
на электродных стенках, отработаны методы анализа
структуры потока на основе внешних дифференциаль
ных ВАХ. '' '
3. Сформулирована постановка задачи, разработан мегол
решения и установлены основные особенное сопря
женного энергообмена на периодически неоднородных
стенках, определена область возмущений и роль сред
ней температуры стенки, впервые описаны нелинейные
электротепловые явления в условиях сопряженною теп
лообмена и формирование структуры разряда;" разрабо
таны двумерные стационарная и нестационарная моде
ли электротеплового пробоя межэлектродного и межмо
дульного изоляционного промежутка.
4. Предложен новый подход к описанию контракто
ванного разряда на элегтродах в потоках низкотемпера
турной плазмы, описана эволюция па-шила и чакпнпмі*-
электрофизических и теплофизических характеристик резистивных слоев и электродов, а также геометрии разрядного промежутка на структуру разряда, получены условия перехода к контрагированному режиму под действием конечных возмущений. В рамках двумерной нестационарной модели разряда на катоде в потоке низкотемпературной плазмы впервые описана динамика формирования, движения и погасания катодных пятен на эдектроде.
-
Впервые описаны эффекты неразвитых вторичных течений в МГД каналах, обусловленных неоднородностью пондеромоторной силы. Выявлены нелинейные эффекты в каналах различных типов и построена качественная модель так называемой магнитоаэротермической неустойчивости. .
-
Предложена и обоснована концепция МГД генерации электроэнергии в потоках с токонесущими неоднород-ностями. Впервые поставлена задача о механизмах силового и энергетического взаимодействия в таких псевдодвухфазных потоках во внешних силовых полях. Описаны механизмы взаимодействия в нестационарных и квазисїационарньїх условиях. Разработаны принципы организации преобразования энергии в неоднородных потоках с газоплазменным взаимодействием.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, основной текст занимает 288 страниц, количество рисунков 163, таблиц 6, ссылок 431.
