КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-00178
НазваниеЭкспериментальное и расчетное исследование режимов высокочастотного индукционного плазмотрона мегаваттного класса
Руководитель Колесников Анатолий Федорович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук , г Москва
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова высокочастотный индукционный плазмотрон, теплообмен, плазма, высокоэнтальпийный газовый поток, диагностика течения, численное моделирование
Код ГРНТИ30.17.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
Расчетными и экспериментальными методами будут получены распределения динамических давлений, скоростей потока, температур и энтальпий в дозвуковых струях воздушной плазмы мегаваттного плазмотрона ВГУ-3 в зависимости от режимов установки (мощности анодного питания, давления в испытательной камере и геометрии разрядного канала), с помощью калориметрических датчиков будут измерены тепловые потоки к материалам с различными каталитическими свойствами. Будут определены предельные параметры установки ВГУ-3, при которых возможно проведение испытаний материалов. Также планируется исследовать тепловые режимы неохлаждаемого кварцевого разрядного канала, чтобы определить предел работоспособности установки при высокой подведенной мощности. Полученные систематизированные результаты послужат основой для последующих экспериментов в области теплообмена в диссоциированных газовых потоках, могут быть использованы для валидации разрабатываемых в ИПМех РАН и сторонних программных кодов по расчету течений плазмы, а также будут востребованы предприятиями авиационно-космической отрасли при планировании испытаний. Безусловно, первое для научной группы ИПМех РАН столь комплексное исследование режимов плазмотрона мегаваттного класса ВГУ-3 (ранее подобные масштабные кампании проводились только на 100-киловаттном ВЧ-плазмотроне ВГУ-4) стимулирует более активное дальнейшее использование этой установки в научно-исследовательских, а не только прикладных задачах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Выполнена серия диагностических экспериментов по исследованию дозвуковых течений плазмы ВЧ-плазмотрона ВГУ-3 (ИПМех РАН). Получены распределения тепловых потоков и динамических давлений в струе в зависимости от мощности установки и давления в испытательной камере. Измерения были проведены для области низких и средних мощностей ВЧ-генератора плазмотрона. Эти данные могут быть использованы для планирования новых экспериментов и валидации результатов численного моделирования. Получены распределения температур на поверхности кварцевого разрядного канала в двух конфигурациях: без сопла и с установленным на выходе из разрядного канала коническим соплом. Для рассмотренного диапазона мощностей плазмотрона при установке сопла сохраняется рабочий тепловой режим кварцевой трубки разрядного канала. Проведено численное моделирование течения, теплопередачи и вихревого электромагнитного поля в секционированном разрядном канале плазмотрона ВГУ-3. Показано, что добавление конического сопла к стандартному каналу приводит к увеличению продольной компоненты скорости потока на срезе канала в 4 раза и к уменьшению энтальпии потока на оси симметрии на срезе канала на 10-20% для рассмотренных режимов. Это существенно расширяет область моделирования установки ВГУ-3.
Публикации
1. Чаплыгин А.В., Васильевский С.А., Тептеева Е.С., Колесников А.Ф. Новые режимы высокочастотного индукционного плазмотрона ВГУ-3 с секционированным разрядным каналом XXVII Всероссийский семинар с международным участием по струйным, отрывным и нестационарным течениям жидкости, газа и плазмы : Материалы докладов, Санкт-Петербург, 15–19 сентября 2025 года. Санкт-Петербург: Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова, 2025., С. 271-272 (год публикации - 2025)
2.
Васильевский С.А., Колесников А.Ф., Тептеева Е.С.
Численное моделирование течения воздушной плазмы в секционированном разрядном канале ВЧ-плазмотрона ВГУ-3
Физико-химическая кинетика в газовой динамике, Т. 26, вып. 6 (год публикации - 2025)
10.33257/PhChGD.26.6.1217
3.
Чаплыгин А.В., Колесников А.Ф.
Диагностика дозвуковых струй воздушной плазмы в высокочастотном индукционном плазмотроне ВГУ-3
Физико-химическая кинетика в газовой динамике, Т.26, вып. 7. (год публикации - 2025)
10.33257/PhChGD.26.7.1218