Научная визуализация

Scientific Visualization

Электронный журнал открытого доступа

Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ"

      ISSN 2079-3537      

 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

Научная визуализация, 2025, том 17, номер 3, страницы 49 - 57, DOI: 10.26583/sv.17.3.05

Исследование и применение наносекундных разрядов для визуализации структуры сверхзвуковых потоков

Авторы: И.В. Мурсенкова1, А.А. Иванова2, А.С. Сазонов 3

Физический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

1 ORCID: 0000-0002-7181-4533, murs_i@physics.msu.ru

2 ORCID: 0009-0005-5588-5824, militcina.aa18@physics.msu.ru

3 ORCID: 0000-0002-7930-9283, as.sazonov@physics.msu.ru

 

Аннотация

Проведено экспериментальное исследование пространственного распределения излучения наносекундных поверхностного скользящего разряда и комбинированного объемного разряда в сверхзвуковых потоках воздуха с обтекаемым осесимметричным телом в канале. Течение в разрядной камере включало ударные волны, генерируемые при обтекании тела, и отраженные от стенок канала. Структура потока визуализировалась прямым теневым методом и путем регистрации свечения разрядов фотокамерами и электронно-оптической камерой. Сверхзвуковые потоки с числами Маха 1.36–1.60 создавались за плоскими ударными волнами с числами Маха 3.0-4.4 в канале ударной трубы прямоугольного сечения. Разряды реализовались при импульсном напряжении 25 кВ на поверхности или в объеме протяженностью 100 мм в направлении потока. Проанализированы пространственные характеристики излучения разрядов, инициированных на различных стадиях газодинамического течения. Проведены цифровая обработка и анализ изображений свечения, полученных при развитии разрядов, а также их сравнение с теневыми изображениями поля течения. Показана связь распределения свечения скользящего поверхностного разряда в сверхзвуковых потоках с характером и состоянием пограничного слоя на стенке канала. Сопоставление изображений свечения разрядов с кадрами теневой съемки позволило восстановить трехмерную структуру сверхзвукового течения с головной ударной волной перед обтекаемым телом и наклонными скачками уплотнения.

 

Ключевые слова: сверхзвуковой поток, ударная волна, поверхностный скользящий разряд, наносекундный комбинированный объемный разряд, газоразрядная визуализация, высокоскоростная теневая регистрация.