Создание компьютерных моделей плазменных генераторов и ускорителей, работающих в режиме сильного радиационно-газодинамического взаимодействия

Основные результаты

  • Расчетно-теоретическими методами обнаружено новое явление автоколебаний и бифуркации дозвукового газового потока за локализованной областью энерговыделения. Локализованное энерговыделение может быть связано, например, с поглощением фокусированного лазерного излучения;
  • Вычислительные модели, с использованием которых выполнено исследование бифуркации газового потока, основаны на системе уравнений Навье-Стокса и радиационного теплообмена;
  • Явление бифуркации состоит в существовании по крайней мере двух устойчивых газодинамических конфигураций обтекания локализованной области энерговыделения;
  • Явление бифуркации непосредственно связано также с явлением гистерезиса, когда одна из газодинамических конфигураций остается устойчивой при постепенном увеличении мощности энерговыделения, а другая - при постепенном уменьшении;
  • Создана расчетно-теоретическая модель и решена задача о скорости распространения радиационных дозвуковых лазерных волн горения. Объяснены экспериментальные данные, долгое время остававшиеся необъясненными;
  • Больше информации о предмете исследования можно найти в книге: Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов, Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 640 с. (Компьютерные модели физической механики).

Явление неустойчивости лазерной плазмы

Лазерный плазменный генератор

2
  • Уравнения Навье-Стокса;
  • Модели турбулентного смешения;
  • 11-ти компонентная смесь химически реагирующего воздуха;
  • Многогрупповая модель теплового излучения.

Неустойчивость лазерной волны горения в свободном пространстве

3
  • Уравнения Навье-Стокса;
  • Модели турбулентного смешения;
  • 11-ти компонентная смесь химически реагирующего воздуха;
  • Многогрупповая модель теплового излучения.

Результаты численного моделирования

1

Неустойчивость лазерной плазмы в дозвуковом газовом потоке при U0 = 30 м/с, P = 100 кВт, воздух

4 5

Экспериментальные данные по скорости распространения лазерной плазмы и примеры численных расчетов

Лазерная волна горения в теплопроводном режиме распространения (некоторые экспериментальные данные)

Экспериментальные данные, свидетельствующие об автоколебаниях лазерной плазмы

6 7