Управление Воздушным Потоком Вокруг Цилиндрической Модели С Помощью Вращающейся Электрической Дуги Во Внешнем Магнитном Поле. Часть II

Abstract

Изучено влияние закрутки пристеночного газового потока вокруг цилиндрической модели, индуцирован-ной магнитно-плазменным актуатором, на ее обтекание внешним дозвуковым газовым потоком. ВведениеВ предыдущей работе [1] были описаны результаты экспериментальных измерений по изучению структу-ры и динамики пристеночного завихренного газового потока вокруг цилиндрической модели, индуцирован-ного вращающейся электрической дугой в магнитном поле, без внешнего потока. В настоящей работе изу-чалось влияние закрутки пристеночного газового по-тока вокруг цилиндрической модели, индуцированной магнитно-плазменным актуатором (МГПА), на ее обте-кание внешним дозвуковым газовым потоком (M < 0.2, Re < 9 · 10 4 ). В эксперименте измерялись: профиль по-тока вокруг цилиндра, аэродинамические силы, действу-ющие на цилиндр (сила сопротивления и подъемная сила). Для измерения профиля скорости возмущенного потока вокруг цилиндра использовались высокоскорост-ная съемка, теневой и PIV-методы.Для изучения обтекания цилиндра с работающим МГПА использовалась модель с четырьмя разрядными промежутками (рис. 1). В этой модели плазма мак-симально покрывала ее поверхность, что позволило измерить аэродинамические силы, действующие на эту модель.Режим вращения дугового разряда во внешнем магнитном поле на цилиндрической модели, обтекаемой воздушным потоком На рис. 2 показан интегральный снимок обтекания цилиндрической модели с вращающейся дугой и четырь-мя разрядными промежутками. Обостритель разряда на модели располагается в положении угла атаки α = 5• по отношению к направлению воздушного потока. Ве-личина максимального импульсного тока на поверхно-сти модели достигает значения порядка I max ∼ 16 A в этом эксперименте. Длительность силового импульса составляет T i < 3 ms. Характерное число Рейнольдса набегающего потока Re ≈ 6 · 10 3 (V ∞ ≈ 5 m/s). Экспериментальные данные по измерению линейной скорости вращающейся дуги по поверхности обтекаемо-го цилиндра, полученные в этом эксперименте, приведе-ны на рис. 3. Из рисунка следует, что максимальная до-стигнутая скорость дуги составляет V i ≈ 20 m/s при ве-личине максимального импульсного тока порядка 16 A. Обнаружено, что значение скорости вращения дуги без внешнего потока и с ним близки друг другу. PIV-измерения поля течения вокруг обтекаемой модели с работающим МГПАУсредненное поле скоростей вокруг цилиндрической модели с работающим МГПА обтекаемым внешним потоком со скоростью V ∞ ≈ 6 m/s (Re ≈ 7.4 · 10 3 ), по-казано на рис. 4. В этих экспериментах использовался источник питания с постоянным током I d = 0.64 A. Из рисунка следует, что в этом эксперименте реализуется значительное изменение положения точки отрыва пото-ка на модели. Смещение точки отрыва потока может достигать угла θ = 40• . Для того чтобы изучить влияние МГПА на отрыв потока, на модели использовался режим внешней син-хронизации видеосъемки и PIV-установки. Измеренная частота вращения дугового разряда в этом эксперименте составляла F r ≈ 290 Hz. В этом эксперименте использо-вался импульсно-периодический разряд со следующими характер...