Нестационарное взаимодействие плоской ударной волны с областью наносекундного распределенного сильноточного скользящего разряда тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

о

/

00460.1735

ОРЛОВ Денис Михайлович

НЕСТАЦИОНАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛОСКОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ С ОБЛАСТЬЮ НАНОСЕКУНДНОГО РАСПРЕДЕЛЕННОГО СИЛЬНОТОЧНОГО СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА

Специальность 01.04.17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2ЭДп?гт

Москва-2010

004601735

Работа выполнена на кафедре молекулярной физики физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор

Знаменская Ирина Александровна

доктор физико-математических наук, профессор

Голуб Виктор Владимирович

кандидат физико-математических наук, Попов Николай Александрович

Ведущая организация

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН

Защита состоится 19 мая 2010 года в^ заседании диссертационного совета Д 501.002.01 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория гОфА .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 15 апреля 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.002.01, кандидат физико-математических наук

Т.В. Лаптинская

1 Общая характеристика работы

Актуальность работы.

Интенсивно проводимые в последние годы исследования в области взаимодействий ударных волн с плазмой различных типов разрядов, влияния возникающих неоднородностей и слабых возмущений на распространение газодинамических разрывов имели конечную прикладную цель - коррекцию режимов обтекания. Для обеспечения безопасного и эффективного полета на высоких скоростях необходимо максимально исследовать возможность контроля сверхзвукового потока. В зависимости от стадии полета реализуется либо нестационарный, либо стационарный, установившийся, режим течения. Нестационарное течение характеризуется изменением во времени параметров газа и положений разрывов, что затрудняет управление потоком и ведет к необходимости корректировки степени воздействия на поток. В случае импульсного локального воздействия приходится изменять не только интенсивность воздействия, но и точку воздействия.

Проводимый в диссертации анализ газодинамического аспекта воздействия импульсного разряда на поток с ударной волной позволяет также оценить некоторые параметры плазмы и более глубоко понять протекающие в ней физико-химические процессы.

Постановка задачи. В данной работе решается фундаментальная задача плазменной газодинамики о нестационарном взаимодействии газодинамического разрыва (ударной волны) с приповерхностной областью поперечного импульсного сильноточного скользящего распределенного разряда. Решается самосогласованная задача взаимного воздействия двух объектов исследования - ударной волны и импульсного разряда.

Цель диссертационной работы - экспериментально исследовать нестационарный процесс взаимодействия высокоскоростного потока

воздуха с плоской ударной волной с приповерхностной протяженной областью газа, созданной импульсным скользящим сильноточным поперечным разрядом. На пути к данной цели необходимо было решить две взаимосвязанные задачи: исследовать воздействие на высокоскоростной поток газа с ударной волной импульсного источника энерговклада на основе поверхностного разряда; исследовать влияние течения с ударной волной на развитие разряда, и по анализу газодинамических полей течения оценить параметры приповерхностного слоя газа, образованного разрядом при различных условиях и на различных временных стадиях после его инициирования. При решении этих задач необходимо было:

- наладить системы синхронизации и диагностики разряда и потока газа;

- провести исследование пространственно-временных характеристик излучения разряда при различных начальных условиях, связанных с положением ударной волны в разрядном промежутке, ее числом Маха и начальным давлением в рабочей секции;

- провести исследование полей течения после разрядного воздействия на поток с ударной волной;

- разработать методику оценки параметров возбужденной разрядом области газа (температуры и доли разрядной энергии, идущей на нагрев газа за время разряда).

Научная новизна. Как следует из обзора литературы по нестационарному взаимодействию ударных волн с возмущениями, наносекундные поверхностные распределенные разряды не рассматривались ранее с точки зрения изучения их взаимодействия с высокоскоростными потоками газа с газодинамическими разрывами. В результате работы были получены следующие результаты, характеризующие ее научную новизну:

- обнаружены особенности локализации разряда при нахождении фронта падающей ударной волны в межэлектродной области: самолокализация плазмы перед фронтом ударной волны, неоднородность области локализации, а также выход разряда из межэлектродной области в виде П-образной конфигурации;

- на основе этих эффектов показана возможность управления параметрами разрядного энерговклада, а следовательно, и течением, при нахождении ударной волны в разрядной области;

- по анализу полей течения были оценены параметры приповерхностного слоя газа, образованного разрядом при различных условиях и на различных временных стадиях после его инициирования.

Научная ценность работы заключается в получении экспериментальных данных по параметрам нестационарной неравновесной высокотемпературной области газа, образованной импульсным скользящим разрядом на различных временных стадиях после прекращения тока разряда; оценке энергии идущей на возбуждение поступательных степеней свободы молекул за времена протекания тока разряда в зависимости от объёма области локализации плазмы, ограниченной газодинамическим разрывом; детальном исследовании свойств течения после разрядного воздействия; получении систематических экспериментальных данных по динамике течения, на основе которых возможна верификация численных моделей и методов расчёта газодинамических течений с энергоподводом.

Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы в качестве рекомендаций для проектирования эффективного плазменного актуатора, устройства для управления параметрами течения, и при создании летательных аппаратов нового поколения.

Основные положения, выносимые автором на защиту;

• экспериментальное моделирование двумерного процесса взаимодействия ударной волны с поверхностным импульсным энерговкладом;

• метод управления поверхностным разрядом при помощи ударной волны (на основе эффекта самолокализации разряда);

• зависимость пространственно-временных характеристик плазмы импульсного поверхностного скользящего разряда от начального давления и от протяженности области его локализации, ограниченной ударной волной;

• результаты исследования динамики взаимодействия ударной волны с областью импульсного поверхностного разряда при различных ее протяженностях и временах после его инициирования;

• методика определения энергии, идущей на нагрев газа за время разряда, на основе сравнения экспериментальной динамики взаимодействия ударной волны с областью энерговклада с численными расчетами;

• оценка температур газа в области разряда на различных временах после его инициирования по анализу ударно-волновых конфигураций течения вблизи поверхности.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных и российских конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: на XVI International Symposium on Transport Phenomena (Prague, 2005); на XXXIII и XXXY Звенигородских конференциях по физике плазмы и УТС (Звенигород, 2006, 2008); на XIII Международной конференции Ломоносов-2006 (Москва, 2006); на VI Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (Санкт-Петербург, 2006); на 12th International Symposium on Flow Visualization (Goettingen, 2006); на 7th и 8th International Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics (Moscow, 2007, 2009); на 26th

(Goettingen, 2007) и 27th International Symposium on Shock Waves (St. Petersburg, 2009); на XV школе-семинаре «Современные проблемы аэрогидродинамики» (Сочи, 2007); на International conference on the methods of aerophysical research (Novosibirsk, 2008); на Третьей школе-семинаре по Магнитоплазменной Аэродинамике (Москва, 2008); на 13th International Symposium on Flow Visualization and 12th French Congress on Visualization in Fluid Mechanics (Nice, 2008); на XVII International Conference on Gas Discharges and their Applications (Cardiff, 2008); на Девятой Международной школе-семинаре "Модели и методы аэродинамики" (Евпатория, 2009); на X Юбилейной Международной научно-технической конференции «Оптические методы исследования потоков» (Москва, 2009); на 22nd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive System (Minsk, 2009), на научной конференции Ломоносовские чтения - 2010 (Москва, 2010); на семинаре "Получение, исследование и применение низкотемпературной плазмы" имени профессора JI.C. Полака в Институте нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) и на научных семинарах кафедры молекулярной физики физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы (193 ссылки). Объем диссертации составляет 195 страниц. Работа содержит 81 рисунок.

2 Содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и задачи диссертационной работы.

Первая глава посвящена анализу работ по исследованиям нестационарного взаимодействия ударных волн с возмущениями (в т.ч. с разрядами). Показано, что на сегодняшний день подробно исследованы последствия всевозможных механических возмущений стационарных и

нестационарных высокрскоростных потоков газа. Для контроля течения и ослабления газодинамических разрывов использование искусственно созданных газодинамических возмущений (например, подвод энергии при помощи газовых разрядов) представляется в значительной степени результативным. В главе также приводится обзор публикаций по исследованию различных типов поверхностных разрядов.

В первом параграфе 1.1 проведен анализ работ по исследованию нестационарного взаимодействия ударных волн с механическими возмущениями потока. В течение последних десятилетий выполнен большой объем экспериментальных и теоретических работ по исследованию отражения ударных волн от поверхностей, их дифракции на различных препятствиях. На сегодняшний день довольно полно исследованы последствия всевозможных механических возмущений, путем изменения граничных условий, стационарного и нестационарного потоков газа.

Во втором параграфе 1.2 проанализированы работы, посвященные исследованию взаимодействия ударных волн с газодинамическими возмущениями (ударными волнами, контактными поверхностями, вихрями и т.д.). При взаимодействии ударных волн с газодинамическими возмущениями происходит изменение параметров среды, формирование новых разрывов и поверхностей. Другими словами, при взаимодействии газодинамических возмущений происходит рождение новых более сложных по структуре возмущений. С точки зрения защиты сооружений и летательных аппаратов от ударно-волнового воздействия и для ослабления разрывов использование управляемых газодинамических возмущений представляется в значительной степени эффективным.

В параграфе 1.3 описываются энергетические методы воздействия на ударную волну: формирование теплового слоя и использование газовых разрядов. В зависимости от способа подвода энергии, можно локально нагревать газ, тем самым, воздействуя на поток, и создавать другие

возмущения (вихри, ударные волны, струи). Одним из наиболее распространенных способов подвода энергии в поток газа является использование электрических актуаторов, устройств на базе различных электрических разрядов. Опираясь на результаты обширных исследований по воздействию плазмы газовых разрядов на сверхзвуковой поток газа, можно с уверенностью утверждать, что результирующим механизмом, ведущим к появлению различных особенностей в поведении разрывов, является нагрев среды. Нагрев среды, совместно с возможными другими «нетермическими» эффектами, такими как, «ионный ветер», ионно-акустические волны, электронная теплопроводность, возникновение двойного электрического слоя, ведет к значительной перестройке течения и может быть использован для контроля высокоскоростных потоков газа.

В параграфе показано, что наиболее эффективным является импульсный или импульсно-периодический режим подвода энергии в среду (импульсные разряды). Он сочетает в себе как ударно-волновое, так и тепловое воздействие не течение. Основываясь на концепции локального и импульсно-периодического воздействия энерговклада на сверхзвуковой поток газа, многие разряды представляются невыгодными для создания на их основе устройств управления течением. Импульсный поверхностный скользящий разряд напротив весьма перспективен для использования в реальных условиях благодаря своим пространственно-временным и энергетическим характеристикам.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной установки, позволяющей моделировать и исследовать взаимодействия поверхностного разряда с ударной волной, и диагностического комплекса.

В параграфе 2.1 описана экспериментальная установка, представляющая собой ударную трубу со встроенной в нее разрядной секцией. Сечение канала камеры низкого давления и разрядной секции 24x48 мм2. Рабочим газом служил воздух при давлениях 5-100 Topp. В канале с ударной волной на верхней и нижней стенках реализован

импульсный поперечный поверхностный разряд - квазинепрерывная система параллельных каналов, скользящих по диэлектрику («плазменный лист»). Две другие стенки представляли собой плоскопараллельные кварцевые стекла, через которые осуществлялась оптическая диагностика процессов в разрядной камере. Рабочее напряжение на разрядном

промежутке - 24 кВ, ток--1-2 кА. Длительность разряда ~200 не, что

значительно меньше характерных газодинамических времен. Схема синхронизации позволяет инициировать разряд при различном положении падающей ударной волны в разрядной области. Числа Маха ударной волны М= 1.7+4.

Во втором параграфе 2.2 описаны параметры скользящего поверхностного разряда, который выделяется из других типов разрядов особыми пространственно-временными и энергетическими свойствами и с газодинамической точки зрения может представлять интерес за счет достаточно большой мощности. Благодаря высоким значениям напряжения и электрического тока в широком диапазоне рабочих давлений достигаются большие плотности энерговложения в течение очень короткого промежутка времени.

Третий параграф 2.3 посвящен описанию методов исследования и диагностического оборудования. Пространственно-временные характеристики «плазменного листа» при его инициировании в потоке с ударной волной исследовались с помощью цифровых фотоаппаратов и стробируемой камеры с наносекундным затвором. Для исследования взаимодействия газодинамических возмущений, образующихся при реализации импульсного разряда, с падающей ударной волной использовался прямой теневой метод. Созданы однокадровая и двухкадровая оптические теневые системы зондирования течения.

В четвертом параграфе 2.4 указан порядок проведения экспериментов и методика обработки полученных экспериментальных данных.

Третья глава посвящена исследованию пространственно-временных характеристик излучения плазмы скользящего разряда в потоке воздуха с плоской ударной волной.

В первом параграфе 3.1 исследована пространственная структура свечения разряда в воздухе в присутствии ударной волны в разрядной области при давлениях 54-100 Topp и числах Маха №=1.7+4. Обнаружен эффект самолокализации плазмы в области пониженного давления перед фронтом ударной волны в широком диапазоне параметра X, положения ударной волны внутри разрядной области (A^O-i-lO см до ее конца). Благодаря этому эффекту, параметр X также характеризует протяженность области локализации разряда (Рис. 1). Была обнаружена неоднородность области самолокализации плазмы - помимо протяженного диффузного плазменного слоя, со случайно распределенными в нем яркими каналами, вблизи фронта ударной волны формируется узкая, но более интенсивно излучающая, область плазмы. Эффект самолокализации разряда в присутствии ударной волны может быть использован для автоматического энергоподвода в соответствующую область перед фронтом волны с учетом динамики ударно-волновых структур.

Рис. 1. Эффект самолокализации разряда. Стрелкой показано направление распространения ударной волны. 1 и 0 - области за и перед фронтом падающей ударной волны, соответственно. Заштрихованная область - область инициирования разряда (X). М= 2; Х=Ъ см; т=2.7 мкс (после разряда).

Во втором параграфе 3.2 проведены исследования размеров структурированной области плазмы, локализованной перед фронтом падающей ударной волны в зависимости от общей протяженности области разряда (X), ограниченной фронтом падающей ударной волны, и начального давления (Р0). Определены толщины и протяженности диффузного плазменного слоя и узкой яркой области вблизи фронта ударной волны. Размеры плазмы определялись по изображениям интегрального собственного свечения поверхностного разряда. Были получены зависимости толщин плазменного листа (диффузного плазменного слоя и узкой яркой области вблизи фронта ударной волны) от начального давления и параметра X. Толщина диффузного слоя менялась только с давлением (от 0.5 до 0.7 мм) и не зависела от размеров области локализации разряда (X). Толщина узкой яркой области вблизи фронта ударной волны, как и ее протяженность (Ы), возрастали с уменьшением X (толщина росла от 1 до 2 мм, а протяженность от 1 до 6 мм). При Х-\ см протяженность яркой области достигала максимума (~6 мм) и оставалась неизменной вплоть до инициирования разряда на момент выхода ударной волны из разрядной области (Рис. 2). Протяженность диффузного слоя, со случайно распределенными в нем яркими каналами, соответствовала

X, си 10

2 ЛАГ, см

Рис. 2. Зависимость протяженности яркой области на фронте ударной волны (УВ) от ее положения относительно конца разрядного промежутка, а - область существования структурированного энерговклада. Ъ - область существования только яркой области вблизи фронта УВ. с - область существования П-образной конфигурации. с1 - область существования и П-образной конфигурации, и энерговклада в поток.

разнице между общей протяженностью области локализации разряда (X) и протяженностью яркой области (6/). Минимальная протяженность области локализации плазмы соответствовала - 0.6 см. Таким образом, была определена структура и построена геометрическая модель развития поверхностного скользящего разряда в зависимости от положения ударной волны внутри разрядной области (X) и начального давления (Р0).

В параграфе 3.3 исследовались структура и размеры разряда при его инициировании в момент выхода ударной волны из разрядной области на некоторое расстояние АХ. В случае такого инициирования разряда, обнаружен эффект выхода разряда из межэлектродной области перед ударной волной. При этом возникала П-образная конфигурация, фи которой разряд стягивался в тонкий канал соответствующей формы и по-прежнему преимущественно локализовался перед фронтом ударной волны (Рис. 3). При определенных условиях регистрировался переход от режима локализации разряда в виде П-образной конфигурации к режиму инициирования распределенного разряда также и в потоке за волной (в зоне высокого давления). Проведено исследование зависимости размеров (диаметра) узкой яркой области, расположенной на фронте ударной волны, от координаты выхода АХ. Обнаружено два варианта существования П-образной конфигурации в зависимости от диаметра яркого канала на

Рис. 3. Эффект выхода разряда из межэлектродного промежутка (снимок свечения). УВ - ударная волна; 1 - элемент канала тока, распространяющийся вдоль фронта УВ; 2 - параллельные потоку каналы тока; АХ — координата УВ вне разрядного промежутка.

фронте волны. На Рис. 2. представлен результат анализа структуры свечения разряда в зависимости от параметров X и АХ в исследуемом диапазоне давлений. На графике также буквами обозначены различные режимы локализации разряда.

В четвертом параграфе 3.4 предложен критерий смены режима локализации разряда, основанный на сопоставлении напряжений пробоя яркого канала тока, расположенного на фронте ударной волны, при той или иной его форме (прямая или П конфигурация).

В пятом параграфе 3.5 для оценки воздействия на разряд положения фронта ударной волны проводилось исследование интенсивности свечения плазмы при различных значениях размеров области локализации разряда (X). В приближении малого изменения энергетической эффективности Gc возбуждения электронным ударом состояния N2(C3I1J второй положительной системы азота по сравнению с изменением энерговклада проведены оценки объемного энерговклада в газ (средняя плотность энергии увеличивается более чем в 2.5 раза при уменьшении X). Показано, что плотность энерговклада может быть охарактеризована средней интегральной интенсивностью свечения плазмы разряда.

В шестом параграфе 3.6 исследовались временные характеристики свечения разряда в случае нахождения ударной волны внутри разрядной области. Установлено, что длительность основного свечения плазмы в потоке с ударной волной в диапазоне длин волн 340-800 нм не превышает 200-700 не в зависимости от размеров области локализации разряда (X). Т. о., время свечения плазмы разряда мало по сравнению с характерными газодинамическими временами. Это позволяет ассоциировать распределение свечения импульсного скользящего поверхностного разряда с распределением энерговклада.

Четвертая глава посвящена экспериментальным теневым исследованиям газодинамического взаимодействия падающей ударной волны с областью энерговклада на основе импульсного поверхностного

разряда при различных условиях его инициирования (X, Р0 и времени после разряда г).

В первом параграфе 4.1 исследована динамика сверхзвукового нестационарного процесса взаимодействия плоской ударной волны с областью поверхностного импульсного энерговклада при давлениях 20+100 Topp, числах Маха А/=1.7+3.2 и при разных размерах области локализации энерговклада (X). Регистрация возмущений проводилась теневым методом. Были получены теневые изображения различных стадий взаимодействия для времен т=1+50 мкс после разряда. Показано, что после взаимодействия с областью двойного разряда возникает близкое к двумерному течение, имеющее плоскость симметрии. Проанализированы и расшифрованы возникающие при таком взаимодействии газодинамические конфигурации. При инициировании разряда возникают ударные волны, вызванные быстрым введением энергии в ограниченную область пространства. Эволюция ударной волны после воздействия локализованного энерговклада определяется взаимодействием ударных волн: падающей и образованной энерговкладом, а также распространением по нестационарной приповерхностной нагретой области (Рис. 4). Обнаружено возникновение неустойчивости поверхности тангенциального разрыва (Рис. 5). Время возникновения неустойчивости зависело от начального давления и протяженности области локализации разряда.

Во втором параграфе 4.2 исследована динамика взаимодействия ударных волн с областью энерговклада на больших временах после разряда (т>30 мкс), когда волны, образованные быстрым введением энергии в среду, затухают, а взаимодействие сводится к распространению ударной волны по нестационарной неравновесной высокотемпературной области газа вблизи нижней стенки канала (релаксирующей областью). В этом случае все исследования проводились при фиксированной протяженности области локализации плазмы, соответствующей инициированию плазмы в неподвижном воздухе (Х=Ю см). При

Рис. 4. Конфшурация течения при симметричном энерговкяаде. а - теневой снимок: Ро=25 Topp; М=2.5; Х=\ см; т=8.8 мкс. Ъ - снимок свечения. Стрелкой показано направление распространения падающей ударной волны. УВ1 - ударные волны (УВ), образованные энерговкладом и распространяющиеся в неподвижном газе. УВ2 - УВ, образованные энерговкладом и распространяющиеся в потоке за падающей УВ. ПУВ - падающая УВ. ТП - поверхность тангенциального разрыва. В - вихри и ограничивающие их контактные поверхности.

Рис. 5. Неустойчивость поверхности тангенциального разрыва. Теневой снимок -Х=1.8 см; М=2.4; Pg=75 Topp; 1=24 мкс. Стрелкой показано направление распространения падающей ударной волны.

| взаимодействии ударной волны с такой «релаксирующей областью» было

| экспериментально обнаружено возникновение сложной ударно-волновой

конфигурации с предвестником, которая росла неограниченно с выходом

на автомодельный режим (с сохранением конфигурации и с квазипостоянной скоростью роста, Рис. 6а). Скорость роста предвестника падает с увеличением времени между инициированием разряда и началом взаимодействия, но слабо изменяется в течение самого взаимодействия. Анализ данных (по скорости роста предвестника) показал, что характерное время исчезновения эффекта - 300 мкс. На основе анализа клиновидной конфигурации в различные моменты времени после разряда была оценена температура газа (Рис. 6Ь).

Пятая глава посвящена разработке и тестированию модели, описывающей энерговклад в пристеночный слой газа при различных размерах области локализации разряда (X) и начальных давлениях воздуха (Ро), ведущий к нагреву газа и формированию газодинамических возмущений.

Анализ характерных времен разряда (времени протекания тока и времени свечения) позволяет использовать при разработке модели энерговклада концепцию мгновенного вложения энергии в среду, приводящего к возникновению ударных волн. Возникающие при

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 время после разряда т, мкс

Рис. 6. а - конфигурация с предвестником (теневой снимок: Рд=15 Topp, А/=2.5, z=155 мкс). b - зависимость поступательной температуры газа в релаксирующей области (РО) от времени после разряда т. ПУВ] - невозмущенная УВ; ПУВг - косая УВ; ПУВз - предвестник (УВ в РО).

взаимодействии падающей ударной волны с ударными волнами от энерговклада газодинамические конфигурации течения определяются интенсивностью и распределением энерговложения, которые зависят от параметров X и Р0. Анализ динамики движения газодинамических возмущений от плазменных листов с учетом их взаимодействия с падающей ударной волной позволяет оценить параметры области энергоподвода в начальный момент времени (1=0).

Первый параграф 5.1 посвящен описанию численной модели. При моделировании использовалась система двухмерных нестационарных уравнений Навье-Стокса с учетом вязкости и теплопроводности*. Начальные условия для моделирования брались из эксперимента и соответствовали выбранной модели энерговклада. Разработаны две модели энерговклада: модель однородного мгновенного энерговклада (МОМЭ) и модель неоднородного мгновенного энерговклада (МНОМЭ). На основе сравнения теневых изображений с результатами двумерного численного моделирования с использованием модели мгновенного энерговклада исследованы плотность энерговклада, температура и коэффициент К (доля всей, запасенной в конденсаторе электрической энергии, которая преобразуется в тепло за время менее 1 мкс).

Во втором параграфе 5.2 представлены результаты оценки плотности энерговклада, температуры и коэффициента К в рамках модели однородного энерговклада (МОМЭ). Для различных значений ХнР0 было получено совпадение экспериментальных и расчетных полей течения в приближении: Х=сош1=30±10%. При этом объемная плотность энерговклада зависела только от размеров области локализации разряда:

удельный энерговклад на частицу зависел также и от плотности газа: <; = qln ~ д!р (Рис. 7). На основе численного моделирования также была произведена более точная

" Разработка алгоритма программы выполнена доцентом МГУ им. М.ВЛомоносова Ивановым И.Э и ст.н.с. ИЛМех РАН Крюковым И.А.

■ Р= 25 Topp ■ □ Р= 75Topp -

Х.Т^Э&гтттЗ;

О

о

2

4

6

8

10

координата ударной волны X, см

Рис. 7. Зависимость удельного энерговклада на молекулу от X и Ро по модели однородного энерговклада (МОМЭ). 82; - погрешность модели.

расшифровка газодинамических конфигураций взаимодействия разряда с падающей ударной волной. Показаны недостатки модели, связанные с ее слабой чувствительностью к зависимости коэффициента К от X и Ро, завышенными значениями температуры.

В третьем параграфе 5.3 показано, исходя из данных эксперимента, что зона энерговклада перед ударной волной структурирована в соответствии с неоднородностью свечения разряда, и следует использовать уточненную модель - неоднородного подвода энергии. Показано преимущество модели МНОМЭ над моделью МОМЭ. На основе модели МНОМЭ получены зависимости плотности энерговклада (д), температуры (7) и полной энергии для разных элементов «плазменного листа» от протяженности области локализации разряда (X) и начального давления

(РоУ-

'(200 ± 100) кДж/м3 при Р0 = 25 Topp (600 ± 300) кДж / Л13 при Р0 = 75 Topp

_J(163*ехр(-ЪЛ1*Х[см])~\7) кДж/м1 при Р0=25Торр Ч" ~ [С497 * ехр(-0.14 * Х[см ])-69) кДж/м3 при Р0 = 75 Topp

Т, = (8500 ± 3500)К при Р0 = 25+75 Topp

Ти = (5840*ехр(-0.17* А^слг])-Ш) К при Р0 = 25+75 Topp.

где qt и Г/ - плотность энерговклада и температура в яркой области на

фронте ударной волны; qn и Ти - плотность энерговклада и температура в

диффузном слое с равномерно распределенными в нем яркими каналами.

Зависимость удельного энерговклада от параметров эксперимента

представлена на Рис. 8.

При уменьшении зоны энерговклада модели МНОМЭ и МОМЭ дают близкие значения К, т.к. зона энерговклада не структурирована. Адекватность оценки параметров области разряда по модели МНОМЭ подтверждена при сравнении экспериментальных теневых изображений

§

г

ш о

£ <Ц

§

го

X

et го

вд

2

а.

<ц

m

А

А

А * А

ж

А |(Ро=25Торр)

А 1(Р0=75Торр)

■ II (Р =25 Topp)

□ П(Р0=75Торр)

±!=L

д

ТР.

■St

____

Г---"»-.О

2 4 6 8 10

координата ударной волны X, см

Рис. 8. Зависимости удельного энерговклада на молекулу в области диффузного слоя (II) и в узкой яркой области вблизи фронта ударной волны (I) от параметра X и начального давления Ро. Линии - аппроксимадионные кривые.

структуры течения с результатами численного расчёта параметров течения в условиях эксперимента (Рис. 9). В целом, по всей структурируемой области энерговклада происходит увеличение доли энергии (К) в 1.5-2 раза при уменьшении области энерговыделения в 2-3 раза (Рис. 10).

Рис. 9. Сравнение экспериментальных и расчетных полей течения. Справа - теневой снимок. Слева - численный градиент плотности. Рд=15 Topp; Х=1 см; М=2.5; z=7.2 мкс.

2 4 6 8 10

координата ударной волны X, см

Рис. 10. Зависимость суммарного коэффициента К по всей области энерговклада от параметрами начального давления Ро. Линии - аппроксимационные кривые.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

3 Основные результаты и выводы

1. Экспериментально исследован нестационарный процесс взаимодействия высокоскоростного потока воздуха с плоской ударной волной с областью, созданной импульсным скользящим сильноточным поперечным приповерхностным разрядом типа «плазменный лист» при начальных давлениях iV=5+100 Topp и числах Маха ударной волны М-1.7+4.

2. Обнаружен эффект самолокализации плазмы • разряда в области пониженного давления перед фронтом ударной волны. Минимальная протяженность области локализации плазмы - Х=0.6 см. Показана. возможность управления разрядом, параметрами энерговклада и положением скачка при помощи эффекта самолокализации разряда в потоке с ударной волной.

3. Обнаружен эффект выхода разряда из межэлектродного промежутка (П-образная конфигурация) в случае его инициирования после выхода ударной волны го области электродов. Предложен критерий смены режима локализации разряда. Показана и изучена структурируемость энерговклада при самолокализации разряда в области перед фронтом ударной волны. Установлено, что длительность оптического свечения плазмы в потоке с ударной волной не превышает 200-700 не.

4. Впервые получены и исследованы теневые изображения различных стадий сверхзвукового нестационарного процесса взаимодействия плоской ударной волны с областями энерговклада на двух противоположных стенках канала (М=1.7+3.2; Ро=20+100 Topp) для времен 1-50 мке после разряда. Показано, что после взаимодействия возникает близкое к двумерному течение, имеющее плоскость симметрии. Экспериментально зарегистрировано возникновение

неустойчивости поверхности тангенциального разрыва на поздних стадиях взаимодействия.

5. Экспериментально смоделировано и исследовано взаимодействие ударной волны с неравновесной приповерхностной областью релаксирующего газа через 30-500 мкс после разряда. На основе анализа эволюции возникающей клиновидной ударно-волновой конфигурации с предвестником а различные моменты времени после разряда была оценена температура газа: от Г=1100К до 7=300К за время 300 мкс.

6. На основе сравнения теневых изображений с результатами двумерных численных расчетов с использованием модели мгновенного энерговклада исследован коэффициент К плотности энерговклада (доля разрядной энергии, идущей на нагрев газа), Показано, что происходит увеличение доли энергии (К) в 1.5-2 раза до 2-3 эВ на частицу при уменьшении области энерговыделения в 2-3 раза.

4 Публикации

Результаты работы представлены в следующих основных публикациях: статьи в журналах из списка ВАК:

1. Знаменская И.А., Мурсенкова И.В., Орлов Д.М., Сысоев H.H. Локализация импульсного энерговклада при инициировании поперечного поверхностного разряда в потоке с ударной волной // Письма в ЖТФ, 2007, Т. 33, В. 13, С. 72-77.

2. Аульченко С.М., Замураев В.П., Знаменская И.А., Калинина А.П., Орлов Д.М., Сысоев H.H. О возможности управления трансзвуковым обтеканием профилей с помощью подвода энергии на основе наносекундного разряда типа «плазменный лист» // ЖТФ, 2009, Т. 79, В. 3, С. 17-27.

3. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Сысоев H.H. Импульсное воздействие на ударную волну при самолокализации сильноточного поверхностного разряда перед ее фронтом // Доклады Академии Наук, 2009, Т. 425, № 2, С. 174-177.

4. Ivanov I., Kryukov I., Orlov D., Znamenskaya I. Investigations of shock wave interaction with nanosecond surface discharge // Experiments in Fluids, 2010, Vol. 48, Is. 4, P. 607-613 (Online 2009).

тезисы докладов:

1. Znamenskaya I., Orlov D., Ivanov I. Non-stationary shock wave interaction with surface nanosecond discharges in the channel. The Sixteenth International Symposium on Transport Phenomena (ISTP-16). August, 2005, Prague, Czech Republic, Book of Abstracts, P. 203.

2. Знаменская И.А., Латфуллин Д.Ф., Мурсенкова И.В., Орлов Д.М, Распределенный поверхностный разряд в сверхзвуковом потоке воздуха. XXXIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. 13-17 февраля, 2006, Звенигород, Россия, Тезисы докладов, С. 289.

3. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Исследование взаимодействия импульсного поверхностного разряда с плоской ударной волной. XIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2006». 14 апреля, 2006, Москва, Россия, Тезисы докладов, Т. 1, С. 163-166.

4. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Мурсенкова И.В., Орлов Д.М. Исследование взаимодействия плоской ударной волны с импульсным поверхностным разрядом. VI Международная Конференция по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ-2006). 26 июня -1 июля, 2006, Санкт-Петербург, Россия, Материалы конференции, С. 188-190.

5. Latfullin D., Lutsky A., Mursenkova I., Orlov D., Sysoev N. and Znamenskaya I. Use of shock waves shadowgraphy and schliren for surface energy release analysis. 12th International Symposium on Flow Visualization (ISFV). September 10-14, 2006, Goettingen, Germany, CD Rom Proceedings ISBN 0-9533991-8-4, CD.77.

6. Zamuraev V.P., Kalinina A.P., Aulchenko S.M., Znamenskaja I.A., Orlov D.M. Transonic Wing Airfoil Flow Control by Local Energy Supply Using Nanosecond Discharge (Plasma Sheet). The 7th International Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics. April 17-19, 2007, Moscow, Russia, Book of Proceedings, P. 55-60.

7. Znamenskaya I.A., Koroteev D.A., Orlov D.M., Mursenkova I.V., Lutskiy A.E., Ivanov I.E. Shock wave interaction with nanosecond transversal discharges in shock tube channel. 26th International Symposium on Shock Waves. July 15-20,2007, Goettingen, Germany, Book of Abstracts, P. 7.

8. Знаменская И.А., Орлов Д.М. Взаимодействие ударной волны с локализованной областью плазмы наносекундного поверхностного

сильноточного разряда. XV школа-семинар «Современные проблемы аэрогидродинамики». 5-15 сентября, 2007, Сочи, Россия, Тезисы докладов, С. 50.

9. Знаменская И.А., Коротеев Д.А., Костюков С.А., Кули-заде Т.А., Латфуллин Д.Ф., Мурсенкова И.В., Орлов Д.М., Сысоев Н.Н. Исследование свечения плазмы наносекундных разрядов с высоким временным разрешением. XXXY Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС. 11-15 февраля, 2008, Звенигород, Россия, Тезисы докладов, С. 339.

10. Zamuraev V.P., Znamenskaja I.A., Kalinina А.Р., Aulchenko S.M., Orlov D.M. Transonic and supersonic flow control by local energy supply based on nanosecond surface discharge» International conference on the methods of aerophysical research (ICMAR 2008). june 30 - july 6, 2008, Novosibirsk, Russia, Book of Abstracts, Part II, P. 208-209.

11. Аульченко C.M., Замураев В.П., Знаменская И.А., Калинина А.П., Орлов Д.М., Сысоев Н.Н. Наносекундный разряд «плазменный лист» при трансзвуковом обтекании профиля. Третья школа-семинар по Магнитоплазменной Аэродинамике, 8-10 апреля, 2008, Москва, Россия, Доклады школы-семинара, С. 200-209.

12. Ivanov Igor, Krukov Igor, Orlov Denis, Znamenskaya Irina. Shadowgraphy of shock wave interaction with nanosecond surface discharge. 13th International Symposium on Flow Visualization (1SFV13) and 12th French Congress on Visualization in Fluid Mechanics (FLUVISU12). July 1-4, 2008, Nice, France, CD Rom Proceedings, 156-080418.pdf.

13. Znamenskaya I.A., Orlov D.M., Ivanov I.E. Planar surface discharge in flow with shock wave. XVII International Conference on Gas Discharges and their Applications. September 7-12, 2008, Cardiff, UK, Book of Proceedings, P. 605-608.

14. Орлов Д.М. Импульсное воздействие на ударную волну при самолокализации сильноточного поверхностного разряда // Журнал «Физическое образование в вузах», Приложение «Труды конференции - конкурса молодых физиков», 2009, Т. 15, № 1, П37.

15. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Движение ударной волны по неравновесному приповерхностному слою газа. Девятая Международная школа-семинар «Модели и методы аэродинамики». 413 июня, 2009, Евпатория, Украина, Материалы школы-семинара, С. 89-90.

16. Znamenskaya I., Orlov D., Ivanov I., Krukov I. Shock Wave Interaction with Pulse Surface Energy Deposition Area. 27th International Symposium on Shock Waves. July 19-24, 2009, St. Petersburg, Russia, Book of Proceedings, P. 298.

17. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М., Крюков И.А. Теневые исследования разрывного двумерного течения при самолокализации сильноточного поверхностного разряда. X Юбилейная Международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков». 23-26 июня, 2009, Москва, Россия, Труды конференции, С. 194.

18. Znamenskaya I.A., Karacuba A.S., Orlov D.M., Sysoev N.N. Shock wave propagation along the uniform pulse ionized surface area. The 8th International Workshop on Magnetoplasma Aerodynamics. March 31-April 02, 2009, Moscow, Russia, Book of Proceedings, P. 132.

19. Znamenskaya I.A., Orlov D.M., Penyazkov O.G., Khramtsov P.P., Chernik M.Yu. Boundary layer control using surface discharges. 22nd International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive System (ICDERS 2009). July 27-31,2009, Minsk, Belarus, CD Rom Proceedings, P. 128.

20. I.A. Znamenskaya, D.M. Orlov, I.E. Ivanov, I.A. Kryukov, T.A. Kuli-zade. Experimental and CFD Analysis of Flow with Shock Wave and Surface Energy Deposition. The 7th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing (PSFVIP-7), November 16-19, 2009, Kaohsiung, Taiwan, Book of Proceedings, Paper 019, P.l-6.

Подписано к печати ¿, О1/,/О. • Тираж Заказ ~5Ж-

Отпечатано в отделе оперативной печати физического факультета МГУ

Введение.

Глава 1. Обзор работ по нестационарным взаимодействиям ударных волн (в том числе с разрядами).

1.1. Взаимодействие ударных волн с препятствиями.

1.2. Взаимодействие ударных волн с газодинамическими возмущениями.

1.3. Взаимодействие ударных волн с областью поверхностного подвода энергии.

1.3.1. Исследование взаимодействия ударных волн с «тепловым слоем»

1.3.2. Исследование взаимодействия ударных волн с плазмой газового разряда.

1.3.3. Виды плазменных актуаторов (поверхностные разряды, используемые для управления скоростными потоками газа).

1.4. Выводы к главе 1.

Глава 2. Экспериментальная установка и методы исследования.

2.1. Экспериментальная установка.

2.1.1. Ударная труба.

2.1.2. Разрядная секция и система синхронизации.

2.2. Наносекундный поверхностный разряд.

2.3. Методы исследования.

2.3.1. Методы исследования разряда.

2.3.2. Методы исследования газодинамического потока с разрывами

2.4. Порядок проведения экспериментов.

2.5. Выводы к главе 2.

Глава 3. Исследование пространственных и временных характеристик разряда при его инициировании в момент нахождения ударной волны в разрядном промежутке.

3.1. Исследования интегрального свечения плазмы. Структура свечения

3.2. Исследования интегрального свечения плазмы. Пространственные характеристики свечения.

3.3. Исследования интегрального свечения плазмы. Случай выхода разряда из межэлектродной области.

3.4. Исследования интегрального свечения плазмы. Критерий смены режимов свечения.

3.5. Исследования интегрального свечения плазмы. Исследование интенсивности свечения разряда с уменьшением параметрах.

3.6. Исследование временных характеристик свечения разряда в присутствии ударной волны.

3.7. Выводы к главе 3.

Глава 4. Исследование газодинамического аспекта взаимодействия импульсного поверхностного разряда с разрывным течением.

4.1. Теневые исследования взаимодействия падающей ударной волны с импульсным поверхностным разрядом.

4.1.1. Теневые исследования на базе однокадровой схемы зондирования течения.

4.1.2. Теневые исследования на базе двухкадровой схемы зондирования течения.

4.2. Исследования взаимодействия падающей ударной волны с «релаксирующей» областью.

4.3. Выводы к главе 4.

Глава 5. Оценка энергетических параметров неравновесного пристеночного слоя газа, образованного импульсным скользящим разрядом.

5.1. Численное моделирование.

5.2. Модель однородного мгновенного энерговклада (МОМЭ).

5.3. Модель неоднородного мгновенного энерговклада (МНОМЭ).

5.4. Выводы кглаве5.

Актуальность работы. Интенсивно проводимые в последние годы исследования в области взаимодействий ударных волн с плазмой различных типов разрядов, влияния возникающих неоднородностей и слабых возмущений на распространение газодинамических разрывов имели конечную прикладную цель - коррекцию режимов обтекания. Для обеспечения безопасного и эффективного полета на высоких скоростях необходимо максимально исследовать возможность контроля сверхзвукового потока. В зависимости от стадии полета реализуется либо нестационарный, либо стационарный, установившийся, режим течения. Нестационарное течение характеризуется изменением во времени параметров газа и положений разрывов, что затрудняет управление потоком и ведет к необходимости корректировки степени воздействия на поток. В случае импульсного локального воздействия приходится изменять не только интенсивность воздействия, но и точку воздействия.

Проводимый в диссертации анализ газодинамического аспекта воздействия импульсного разряда на поток с ударной волной позволяет также оценить некоторые параметры плазмы и более глубоко понять протекающие в ней физико-химические процессы.

Постановка задачи. В данной работе решается фундаментальная задача плазменной газодинамики о нестационарном взаимодействии газодинамического разрыва (ударной волны) с приповерхностной областью поперечного импульсного сильноточного скользящего распределенного разряда. Решается самосогласованная задача взаимного воздействия двух объектов исследования - ударной волны и импульсного разряда.

Цель диссертационной работы - экспериментально исследовать нестационарный процесс взаимодействия высокоскоростного потока воздуха с плоской ударной волной с приповерхностной протяженной областью газа, созданной импульсным скользящим сильноточным поперечным разрядом. На пути к данной цели необходимо было решить две взаимосвязанные задачи: исследовать воздействие на высокоскоростной поток газа с ударной волной импульсного источника энерговклада на основе поверхностного разряда; исследовать влияние течения с ударной волной на развитие разряда, и по анализу газодинамических полей течения оценить параметры приповерхностного слоя газа, образованного разрядом при различных условиях и на различных временных стадиях после его инициирования.

При решении этих задач необходимо было:

- наладить системы синхронизации и диагностики разряда и потока газа;

- провести исследование пространственно-временных характеристик излучения разряда при различных начальных условиях, связанных с положением ударной волны в разрядном промежутке, ее числом Маха и начальным давлением в рабочей секции;

- провести исследование полей течения после разрядного воздействия на поток с ударной волной;

- разработать методику оценки параметров возбужденной разрядом области газа (температуры и доли разрядной энергии, идущей на нагрев газа за время разряда).

Научная новизна. Как следует из обзора литературы по нестационарному взаимодействию ударных волн с возмущениями, наносекундные поверхностные распределенные разряды не рассматривались ранее с точки зрения изучения их взаимодействия с высокоскоростными потоками газа с газодинамическими разрывами. В результате работы были получены следующие результаты, характеризующие ее научную новизну:

- обнаружены особенности локализации разряда при нахождении фронта падающей ударной волны в межэлектродной области: самолокализация плазмы перед фронтом ударной волны, неоднородность области локализации, а также выход разряда из межэлектродной области в виде П-образной конфигурации;

- на основе этих эффектов показана возможность управления параметрами разрядного энерговклада, а следовательно, и течением, при нахождении ударной волны в разрядной области;

- по анализу полей течения были оценены параметры приповерхностного слоя газа, образованного разрядом при различных условиях и на различных временных стадиях после его инициирования.

Научная ценность работы заключается в получении экспериментальных данных по параметрам нестационарной неравновесной высокотемпературной области газа, образованной импульсным скользящим разрядом на различных временных стадиях после прекращения тока разряда; оценке энергии идущей на возбуждение поступательных степеней свободы молекул за времена протекания тока разряда в зависимости от объёма области локализации плазмы, ограниченной газодинамическим разрывом; детальном исследовании свойств течения после разрядного воздействия; получении систематических экспериментальных данных по динамике течения, на основе которых возможна верификация численных моделей и методов расчёта газодинамических течений с энергоподводом.

Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы в качестве рекомендаций для проектирования эффективного плазменного актуатора, устройства для управления параметрами течения, и при создании летательных аппаратов нового поколения.

Основные положения, выносимые автором на защиту: о экспериментальное моделирование двумерного процесса взаимодействия ударной волны с поверхностным импульсным энерговкладом, в метод управления поверхностным разрядом при помощи ударной волны (на основе эффекта самолокализации разряда); ® зависимость пространственно-временных характеристик плазмы импульсного поверхностного скользящего разряда от начального давления и от протяженности области его локализации, ограниченной ударной волной; о результаты исследования динамики взаимодействия ударной волны с областью импульсного поверхностного разряда при различных ее протяженностях и временах после его инициирования; о методика определения энергии, идущей на нагрев газа за время разряда, на основе сравнения экспериментальной динамики взаимодействия ударной волны с областью энерговклада с численными расчетами; о Оценка температур газа в области разряда на различных временах после его инициирования по анализу ударно-волновых конфигураций течения вблизи поверхности.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 4 статьях в реферируемых журналах. По результатам работы опубликовано 4 статьи в реферируемых научных изданиях и 20 статей в трудах и тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы (193 ссылок). Объем диссертации составляет 195 страниц. Работа содержит 81 рисунка.

5.4. Выводы к главе 5

На основе сравнения теневых изображений с двумерным численным расчетом с использованием модели мгновенного энерговклада исследованы плотности энерговклада, температура и коэффициент К (доли всей, запасенной в конденсаторе электрической энергии, которая преобразуется в тепло за время менее 1 мкс).

Показано, что зона энерговклада перед ударной волной структурирована в соответствии с неоднородностью свечения разряда. Разработаны две модели энерговклада: модель однородного мгновенного энерговклада (МОМЭ) и модель неоднородного мгновенного энерговклада (МНОМЭ).

Показано:

• Преимущество модели МНОМЭ над моделью МОМЭ. На основе модели МНОМЭ получены зависимости плотности энерговклада, температуры и полной энергии в зависимости от области локализации разряда и начальных давлений.

• Адекватность оценки параметров области разряда в рамках модели МНОМЭ подтверждена при сравнении экспериментальных теневых изображений структуры течения с результатами численного расчёта параметров течения в условиях эксперимента.

• В целом, по всей структурируемой области энерговклада происходит увеличение доли энергии (К) в 1.5-2 раза при уменьшении области энерговыделения в 2-3 раза.

В эксперименте величины удельного энерговклада достигали значений 2-3 эВ/молекулу; также показано, что на временах 1-15 мкс не происходит значительного дополнительного выделения энергии, способного повлиять на динамику течения в канале.

Заключение. Основные выводы по результатам работы

1. Исследован нестационарный процесс взаимодействия высокоскоростного потока воздуха с плоской ударной волной с областью, созданной импульсным скользящим сильноточным поперечным приповерхностным разрядом типа «плазменный лист» при начальных давлениях Рс=5-И00 Торр и числах Маха ударной волны М=1.7+4.

2. Обнаружен эффект самолокализации плазмы разряда в области пониженного давления перед фронтом ударной волны. Минимальная протяженность области локализации плазмы - Х-0.6 см. Показана возможность управления разрядом, параметрами энерговклада и положением скачка при помощи эффекта самолокализации разряда в потоке с ударной волной.

3. Обнаружен эффект выхода разряда из межэлектродного промежутка (П-образная конфигурация) в случае его инициирования после выхода ударной волны из области электродов. Обнаружен переход от режима самолокализации разряда исключительно перед фронтом ударной волны (в виде П-образной конфигурации) к режиму инициирования распределенного разряда также и в потоке за волной (в зоне высокого давления). Предложен критерий смены режима локализации разряда.

4. Показана и изучена структурируемость энерговклада при самолокализации разряда в области перед фронтом ударной волны. Получены зависимости размеров областей локализации плазмы (и энерговклада) от начального давления и параметра X (положения ударной волны внутри разрядной области).

5. Установлено, что длительность основного свечения плазмы в потоке с ударной волной в диапазоне длин волн 340-800 нм не превышает 200-700 не в зависимости от протяженности области локализации разряда. На основе исследований интенсивности свечения разряда проведены оценки объемного энерговклада в газ.

6. Впервые получены и исследованы теневые изображения различных стадий сверхзвукового нестационарного процесса взаимодействия плоской ударной волны с областями энерговклада на двух противоположных стенках канала (М= 1.7-К3.2; Ро=20-400 Торр) для времен 1-50 мкс после разряда. Показано, что после взаимодействия возникает близкое к двумерному течение, имеющее плоскость симметрии. Проанализированы и расшифрованы возникающие при таком взаимодействии газодинамические конфигурации. Эволюция ударной волны после воздействия локализованного энерговклада определяется взаимодействием ударных волн: падающей и образованной энерговкладом, а также распространением по нестационарной приповерхностной нагретой области. Экспериментально зарегистрировано возникновение неустойчивости поверхности тангенциального разрыва на поздних стадиях взаимодействия ударной волны с зоной энерговклада.

7. Экспериментально смоделировано и исследовано взаимодействие ударной волны с неравновесной приповерхностной областью релаксирующего газа через 30-500 мкс после разряда. Через 30-5-40 мкс после инициирования разряда, было экспериментально обнаружено возникновение сложной ударно-волновой конфигурации с предвестником, которая имела квазиавтомодельный режим роста (с сохранением конфигурации и с квазипостоянной скоростью роста). На основе анализа эволюции возникающей клиновидной ударно-волновой конфигурации с предвестником в различные моменты времени после разряда была оценена температура газа: от Т=1100К до Т=300К за время 250-300 мкс.

8. На основе сравнения экспериментальных теневых изображений структуры течения с результатами двумерных численных расчетов параметров течения в условиях эксперимента с использованием модели мгновенного энерговклада исследованы плотности энерговклада, температура и коэффициент К (доля разрядной энергии, идущей на нагрев газа). Показано, что по всей структурируемой области энерговклада происходит увеличение доли энергии (К) в 1.5-2 раза до 2-3 эВ на частицу при уменьшении области энерговыделения в 2-3 раза.

Благодарности

Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору Знаменской Ирине Александровне за постановку уникальной научной задачи, ценные рекомендации и замечания при организации и проведении экспериментов, плодотворные дискуссии по поводу полученных результатов; доценту Мурсенковой Ирине Владимировне, аспирантам Латфуллину Денису Фатбировичу и Коротееву Дмитрию Анатольевичу за помощь в проведении экспериментов и плодотворные научные обсуждения; профессорам Сысоеву Николаю Николаевичу, Осипову Алексею Иосифовичу и Уварову Александру Викторовичу за научные консультации и помощь в организации мероприятий, связанных с подготовкой диссертации к защите; доценту Иванову Игорю Эдуардовичу за теоретическую поддержку результатов работы; всем сотрудникам, аспирантам и студентам кафедры молекулярной физики, кто каким-либо образом участвовал в подготовке диссертации.

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986,736 с.

2. Черный Г. Г. Газовая динамика. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.424 с.

3. Баженова Т.В., Гвоздева Л.Г. и др. Нестационарное взаимодействие ударных и детонационных волн в газах. М.: Наука, 1986. 206 с.

4. Mach Е. Uber den Verlauf der Funkenwellen in der Ebene und im Raum // Sitzungsbr. Acad. Wiss. Wien., Vol. 77, P. 819-839.

5. Griffith W.C., Bleakney W. Shock wave in gases // Amer. J. Phys., 1954, Vol. 22, P. 597-612.

6. Neumann J. von. // Collected works. Oxford-London-N.Y.-Paris: Pergamon Press, 1963.427 p.

7. Colella P, Henderson L.F. The von Neumann paradox for the diffraction of weak shock waves // J. Fluid Mech., 1990, Vol. 213, P. 71-94.

8. Courant R., Friedrichs K. Supersonic Flow and Shock Waves // NY: Interscience, 1948.

9. Ben-Dor G., Takayama K. The dynamics of the transition from Mach to regular reflection over concave cylinders // Israel J. Tech., 1986/7, Vol. 23, P. 71-74.

10. Smith L.G. Photographic investigations of the reflection of plane shocks in air // OSRD Report No. 6271, USA, 1945 (NDRC Report A-350).

11. White D.R. An experimental survey of the Mach reflection of shock waves // Technical Report 11-10, Dept. of Physics, Princeton University, USA, Aug. 1951.

12. Гвоздева Л.Г., Предводителева О.А. Экспериментальное исследование маховского отражения ударных волн при скорости 1000-3000 м/сек в углекислом газе, азоте и воздухе // ДАН СССР, 1965, Т. 163, № 5, С. 1088-1091.

13. Семенов А.Н., Сыщикова М.П., Березкина М.К. Экспериментальное изучение особенностей маховского отражения в ударной трубе // ЖТФ, 1970, Т. 40. Вып. 5. С. 1033-1043.

14. Lee J.-H., Glass I.I. Pseudo-stationary oblique-shock wave reflections in frozen and equilibrium air // Progress in Aerospace Sciences, 1984, Vol. 21, P. 33-80.

15. Ben-Dor G., Takayama K. The phenomena of shock wave reflection a review of unsolved problems and future research needs // Shock Waves, 1992, Vol. 2, № 4, P. 211-223.

16. Семенов А.Н. Нестационарные течения газов с ударными волнами. JL: ФТИ им. А.Ф. Иоффе АН СССР, 1990. С. 162-172.

17. Li Н., Ben-Dor G. Reconsideration of pseudo-steady shock wave reflections and the transition criteria between them // Shock Waves, 1995, Vol. 5, № 1-2, P. 59-73.

18. Skews В., Ashworth J.T. The physical nature of weak shock wave reflection // J. Fluid Mech., 2005, Vol. 542, P. 105-114.

19. Ben-Dor G. Shock Wave Reflection Phenomena. 2nd ed., 2007, 342 P., ISBN: 9783-540-71381-4

20. Cabannes H. Lois de la reflection des ondes de choc dans les ecoulements plans non stationares // ONERA Publication, 1955, № 80, P. 1-36.

21. Семенов A.H., Березкина M.K., Красовская И.В. Классификация разновидностей отражения ударной волны от клина. Часть 1. Границы и области существования различных типов отражения // ЖТФ, 2009, Т. 79, Вып. 4. С. 46-51.

22. Law С.К., Glass I.I. Diffraction of Strong Shock Waves by a Sharp Compressive Corner // CASI Transactions, 1971, Vol. 4, No. I, P. 2-12

23. Takayama, K., Sasaki M. Effects of radius of curvature and initial angle on the shock transition over concave and convex walls // Rep. Inst. High Speed Mech., Tohoku Univ., Sendai, Japan, 1983, Vol. 46, P. 1-30.

24. Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1946,187 С.

25. Сыщикова М.П., Семенов А.Н., Березкина М.К. Отражение ударной волны от криволинейной выгнутой поверхности // Письма в ЖТФ, 1976, Т. 2, Вып. 2, С. 61-66.

26. Ben-Dor G., Dewey J.M., Takayama К. The reflection of a planar shock wave over a double wedge // J. Fluid Mech., 1987, Vol. 176, P. 483-520.

27. Dewey J.M., McMillin D.J., An analysis of the particle trajectories in spherical blast waves reflected from real and ideal surfaces // Canadian J. Phys., 1981, Vol. 59, P. 1380-1390.

28. Ben-Dor G., Mazor G., Takayama K., Igra O. The influence of surface roughness on the transition from regular to Mach reflection in a pseudosteady flow // J. Fluid Mech., 1987, Vol. 176, P. 336-356.

29. Onodera H., Takayama K. Shock wave propagation over slitted wedges // Inst. Fluid Sci. Rep., Tohoku Univ., Sendai, Japan, 1990, Vol. 1, P. 45-66.

30. Malamud G., Levi-Hevroni D., Levy A. Two-dimensional model for simulating the shock wave interaction with rigid porous materials // AIAA J., 2003, Vol. № 4, P. 663-673.

31. Henderson L.F., Ma J.H., Sakurai A., Takayama K. Refraction of a shock wave at an air-water interface // Fluid Dyn. Res., 1990, Vol. 6, № 5, P. 337-350.

32. Ben-Dor G. A reconsideration of the three-shock theory for a pseudo-steady Mach reflection//J. FluidMech., 1987, Vol. 181, P. 467-484.

33. Lighthill M.J. The diffraction of a blast // Proc. Roy. Soc. A, 1948, Vol. 198, P. 454-470.

34. Glass I.I. Reserch frontiers at hypervelocities // CASI J., 1967, Vol. 13, № 8, P. 347-366.

35. Skews B.W. The shape of the diffracting shock wave // J. Fluid Mech., 1967, Vol. 29, Part 2, P. 297-304.

36. Баженова T.B., Гвоздева Л.Г., Комаров B.C., Сухов Б.Г. Течение релаксирующего газа, возникающее при выходе ударной волны в расширяющийся канал // ТВТ, 1973, № 6, С. 1203-1212.

37. Griffith W., Brikle D.E. The diffraction of strong shock waves // Phys. Rev., 1953, Vol. 89, №2, P. 451-453.

38. Bazhenova T.V., Gvozdeva L.G., Komarov V.S., Suchov B.G. Pressure and temperature change in the wall surface in strong shock wave diffraction // Astronautica Acta, 1972, Vol. 17, P. 659-666.

39. Schulz S. Eine theoretische und experimentalle Untersuchung zur Beugung von Stosswellen// Z. Flugwiss., 1972, Vol. 20, № 5, P. 179-187.

40. Березкина M.K., Красовская И.В., Офенгейм Д.Х. Отражение и дифракция ударной волны на выпуклом двугранном клине // Письма в ЖТФ, 2004, Т. 30, Вып. 24, С. 1-6.

41. Березкина М.К., Красовская И.В., Офенгейм Д.Х. Дифракция двухударной конфигурации отражения на выпуклой цилиндрической поверхности // ЖТФ, 2006, Т. 76, Вып. 7, С. 8-14.

42. Баженова Т.В., Базаров С.Б., Булат О.В. и др. Экспериментальное и численное исследование ослабления ударных волн при выходе из плоского и осесимметричного каналов // Изв. РАН, МЖГ, 1993, № 4, С. 204-207.

43. Hillier R. Numerical Modelling of Shock Wave Diffraction. 19th International Symposium on Shock Waves, 1995, Marseille, France, Book of Proceedings, Vol. 4, P. 17-26.

44. Sun M., Takayama K. The Formation of a Secondary Shock Wave behind a shock Wave Diffracting at a Convex Corner // Shock Waves, 1997, Vol. 7, P. 287-295.

45. Skews Bene W. Shock wave diffraction on multi-facetted and curved walls // Shock Waves, 2005, Vol. 14, № 3, P. 137-146.

46. Whitham G.B. A new approach to problems of shock dynamics, Pt. I. Two dimentional problems //J. Fluid Mech., 1957, Vol. 2,145-171.

47. Heilig W.H. Diffraction of a shock wave by a cylinder // Phys. Fluids, 1969, Vol. 12, №5, Part II, 154-157

48. Bryson A.E., Gross B.W.P. Diffraction of strong shock waves by cones, cylinders and spheres // J. Fluid Mech., 1961, Vol. 10, Part. I, P. 1-16.

49. Hollingsworth M.A., Richards E.J. A Schlieren Study of the Interaction Between a Vortex and a Shock Wave in a Shock Tube // Aeronautical Research Council Report 17985, Fluid Motion Subcommittee 2323, 1955.

50. Dosanjh D.S., Weeks T.M. Interaction of a starting vortex as well as a vortex street with a traveling shock wave // AIAA J., 1965, Vol. 3, P. 216-223.

51. Naumann A., Hermanns E. (1973). On the interaction between a shock wave and a vortex field // AGARD CP-131,23-1-23-10.

52. Yang Ji-Ming, Han Zhao-Yuan, Yin Xie-Zhen. A New Combination Facility for Testing Refraction, Diffraction and Interaction of Shock Waves // Science in China (Series A), 1994, Vol. 37, № 8, P. 954-959.

53. Рождественский Б. JI., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений и их применение к газовой динамике. М.: Наука, 1968, С. 592.

54. Abd-El-Fattah A.M., Henderson L.F., Lozzi A. Precursor shock waves at slow-fast gas interface // J. Fluid Mech., 1976, Vol. 76, Part 1, P. 157-176.

55. Грузинцева И.А., Киреев B.T., Панасенко A.B., Филиппов С.Е. Сб. «Нестационарные течения газов с ударными волнами». Ленинград, ФТИ им. А.Ф. Иоффе АН СССР, 1990, С. 171-282.

56. Kurganov A., Tadmor Е. Solution of Two-Dimensional Riemann Problems for Gas Dynamics without Riemann Problem Solvers // Numerical Methods for Partial Differential Equations, 2002, Vol. 18, Is. 5, P. 584-608.

57. Liska R., Wendroff B. Comparison of several difference schemes on ID and 2D test problems for the Euler equations // SIAM Journal on Scientific Computing archive, 2003, Vol. 25, Is. 3, P. 995-1017.

58. Семенов A.H., Березкина M.K., Красовская И.В. Классификация разновидностей отражения ударной волны от клина. Часть 2. Экспериментальное и численное исследование разновидностей маховского отражения //ЖТФ, 2009, Т. 79, Вып. 4, С. 52-58.

59. Smyrl J.L. The Impact of a Shock-Wave on a Thin Two-Dimensional Aerofoil Moving at Supersonic Speed // Journal of Fluid Mechanics, 1963, Vol. 15, Is. 2, P. 223-240.

60. Merrit D.L., Aronson P.M. Wind Tunnel Simulation of Head-on Bow Wave Blast Wave Interactions // NOLTR 67-123, US Naval Ordinance Laboratory, Maryland, 1967.

61. Kutler P., Sakell L., Aiello G. Two-Dimensional Shock-on-Shock Interaction Problem // AIAA J., 1975, Vol. 13, Is. 3, P. 361-367.

62. Law C., Felthun L.T., Skews B.W. Two-dimensional numerical study of planar shock-wave/moving-body interactions Part I: Plane shock-on-shock interactions // Shock Waves, 2003, Vol. 13, P. 381-394.

63. Law C., Skews B.W. Two-dimensional numerical study of planar shockwave/moving-body interactions Part II: Non-classical shock-wave/moving-body interactions // Shock Waves, 2004, Vol. 13, P. 395-408.

64. Edney B. Anomalous Heat Transfer and Pressure Distributions on Blunt Bodies at Hypersonic Speeds in the Presence of an Impinging Shock // FFA Report 115, Aeronautical Research Institute of Sweden, 1968.

65. Guderley G.: Starke kugelige und zylindrische VerdichtungsstoBe in der Nahe des Kugelmittelpunktes bzw. der Zylinderachse // Luftfahrt Forsch. 19, 1942, P. 302312.

66. Butler D.S. Converging spherical and cylindrical shocks // Rep. No. 54/54 Armament Research and Development Establishment, Ministry of Supply, Fort Halstead, Kent, GB, 1954.

67. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды. М.: Госиздат, технико-теоретич. лит-ры., 1955, С. 804.

68. Van Dyke М., Guttmann A.J. The converging shock wave from a spherical or cylindrical piston // J. Fluid Mech., 1982, Vol. 120, P. 451-462.

69. Perry R.W., Kantrowitz A. The production and stability of converging shock waves // J. Appl. Phys., 1951, Vol. 22, P. 878-886.

70. Белоконь В.А., Петрухин A.H., Проскуряков В.А. Вхождение сильной ударной волны в клиновидную полость // ЖТФ, 1965, Т. 48, Вып. I, С. 50-60.

71. Тугазаков Р.Я. Усиление ударной волны при вхождении ее в клиновидную полость // Изв. АН СССР. Сер. Механика жидкости и газа, 1987, № 5, С. 123129.

72. Гейдон А., Герл И. Ударная труба в химической физике высоких температур. М.: Мир, 1966, С. 428.

73. Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. М.: Наука, 1988, С. 172.

74. Izumi К., Aso S., Nishida М. Experimental and computational studies focusing processes of shock waves reflected from parabolic reflectors // Shock Waves, 1994, Vol. 3, P. 213-222.

75. Skews B.W., Kleine H. Flow features resulting from shock wave impact on a cylindrical cavity // J. Fluid Mech., 2007, Vol. 580, P. 481-493.

76. Седов JI.И. Движение воздуха при сильном взрыве // ДАН СССР, 1946, Т. 52, № 1, С. 17-20.

77. Андрианкин Э.И., Мягков Н.Н. Двойной взрыв в совершенном газе // ПМТФ, 1981, №4, С. 119-125.

78. Красовская И.В., Сыщикова М.П. Некоторые свойства течения, возникающего при встречном столкновении двух взрывных волн // ФГВ, 1985, № 5, С. 113116.

79. Higashino F., Henderson L.F., Shimizu F. Experiments on the interaction of a pair of cylindrical weak blast waves in air // J. Shock Waves, 1992, Vol. 1, P. 275-284.

80. Головизнин В.П., Красовская И.В. Несимметричное взаимодействие летящего со сверхзвуковой скоростью тела с взрывными и ударными волнами // ЖТФ, 1999, Т. 69, Вып. 5, С. 15-19.

81. Сыщикова М.П., Березкина М.К., Смирнов И.В. Воздействия на тела в зоне интерференции ударных волн двух взрывов. Сб. «Нестационарные течения газов с ударными волнами». Ленинград, ФТИ им. А.Ф. Иоффе АН СССР, 1990, С. 7-29.

82. Георгиевский П.Ю., Левин В.А. Сверхзвуковое обтекание тел при наличии внешних источников тепловыделения // Письма в ЖТФ, 1988, Т. 14, Вып. 8, С. 684-687.

83. Chernyi G.G. The Impact of Electromagnetic Energy Addition to Air Near the Flying Body on Its Aerodynamic Characteristics (Russian Contribution). II Workshop Weakly Ionized Gases, 1998, Norfolk, USA, AIAA, P. 1-20.

84. Артемьев В.И., Бергельсон В.И., Немчинов И.В., Орлова Т.И., Смирнов В.А. и др. Изменение режима сверхзвукового обтекания препятствия при возникновении перед ним тонкого разреженного канала. // Изв. АН СССР, МЖГ, 1989, №5, С. 146-151.

85. Замураев В.П. О механизме влияния низкочастотного источника энергии на ударно-волновую структуру при трансзвуковом обтекании профиля // ЖТФ, 2009, Т. 79, Вып. 5, С. 146-149.

86. Андрущенко В.А., Чудов JI.A. Взаимодействие плоской ударной волны со сферическим объемом горячего газа // Изв. АН СССР, МЖГ, 1988, №1, С. 96100.

87. Бергельсон В.И., Немчинов И.В., Орлова Т.И., Смирнов В.А., Хазинс В.М. Автомодельное развитие предвестника перед ударной волной, взаимодействующей с теплым слоем // ДАН СССР, 1987, Т. 296, № 3, С. 554557.

88. Adelgren R.G., Elliott G.S., Knight D.D., Zheltovodov A.A., Beutner T.J. Energy Deposition in Supersonic Flow // AIAA Paper, 2001, № 2001-0885, P. 33.

89. Грачев Л.П., Есаков И.И., Ходатаев K.B. Стримерный СВЧ разряд в сверхзвуковом потоке воздуха // ЖТФ, 1999, Т. 69, Вып. 11, С. 14-18.

90. Bletzinger P., Ganguly В., Van Wie D., Garscadden A. Plasmas in high speed aerodynamics // J. Phys. D, Appl. Phys., 2005, Vol. 38, R33-R57.

91. Величко O.M., Урлин В.Д., Якутов Б.П. Взаимодействие головной ударной волны конического тела с областью низкой плотности в атмосфере // ЖТФ, 1995, Т. 65, Вып. 5, С. 31-40.

92. Садовский М.А., Адушкин В.В. Влияние нагретого пристеночного слоя на параметры ударной волны // ДАН СССР, 1988, Т. 300, №1, С. 79-83.

93. Георгиевский П.Ю., Левин В.А. Нестационарное взаимодействие сферы с атмосферными температурными неоднородностями при сверхзвуковом обтекании // Изв. АН СССР, МЖГ, 1993, №4, С. 174-183.

94. Macheret S., Shneider M., Miles R. Magnetohydrodynamic and electrohydrodynamic control of hypersonic flows of weakly ionized plasmas // AIAA Paper, 2002, № 2002-2249.

95. Shreffler R.G., Christian R.H. Boundary disturbances in high explosive shocktubes //J. Appl. Phys., 1954, Vol. 25, №3, P. 324-331.

96. Taylor G.I. The formation of a blast wave by a very intense explosion. II The Atomic Explosion of 1945 // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A., 1950, Vol. 201, № 1065, P. 175-186.

97. Цикулин M.A., Попов Е.Г. Излучательные свойства ударных волн в газах. М.: Наука, 1977, С. 176.

98. Таганов Г.И. В сб.: Аннотации докл. на III Всес. съезде по теор. и прикл. механ. М.: Наука, 1968, С. 289.

99. Mark Н. The interaction of a reflected shock wave with the boundary layer in a shock tube // J. Aeron. Sci., 1957, Vol. 24, № 4, P. 304-306.

100. Griffiths W. Interaction of a shock wave with a thermal boundary layer // J. Aeron. Sci., 1956, Vol. 23, № 1, P. 16-22.

101. Gion E.J. Plane shock interacting with thermal layer // The Physics of Fluids, 1977, Vol. 20, № 4, P. 700-702.

102. Лашин A.M., Стариковский А.Ю. Устойчивость взаимодействия ударных волн с энтропийными слоями // ТВТ, 1996, Т. 34, № 1, С. 98-108.

103. Артемьев В.И., Бергельсон В.И., Калмыков А.А., Немчинов И.В., Орлова Т.И. и др. Развитие предвестника при взаимодействии ударной волны со слоем пониженной плотности // Изв. АН СССР, МЖГ, 1988, №2. С. 158-163.

104. Артемьев В.И., Бергельсон В.И., Медведюк С.А., Немчинов И.В., Орлова Т.И. и др. Вихревые течения, индуцированные взаимодействием ударной волны с тонкими каналами конечной длины и пониженной плотности // Изв. АН СССР, МЖГ, 1993, №3. С. 149-153.

105. Войнович П.А., Жмакин А.И., Фурсенко А.А. Моделирование взаимодействия ударных волн в газах с пространственными неоднородностями параметров // ЖТФ, 1988, Т. 58, Вып. 7, С. 1259-1267.

106. Савров С.Д. О механизме деформации излучающего фронта ударной волны при ее движении в канале // ПМТФ, 1989, №5, С. 30-33.

107. Голубь А.П. Механизм образования приземного теплого слоя при сильном взрыве в воздухе // Физика горения и взрыва, 2006, Т. 42, № 4, С. 100-106.

108. Gran J., Stamper J., Manka C.K., Resnick J., Burns R., Ripin B.H. Observation of high-pressure blast-wave decursors // Appl. Phys. Lett., 1991, Vol. 59, № 2, P. 246-248.

109. Климов А.И., Коблов A.M., Мишин Г.И. и др. Распространение ударных волн в плазме тлеющего разряда // Письма в ЖТФ, 1982, Т. 8, №7, С. 439-443.

110. Горшков В.А., Климов А.И., Коблов A.M. Распространение ударных волн в плазме тлеющего разряда при наличии магнитного поля // ЖТФ, 1984, Т. 54, №5, С. 995-998.

111. Горшков В.А., Климов А.И., Коблов А.Н., Мишин Г.И., Федотов К.В., Явор И.П. Особенности поведения электронной плотности в слабоионизованной неравновесной плазме при распространении в ней ударной волны // ЖТФ, 1987, Т. 57, Вып. 10, С. 1893-1898.

112. Евтюхин Н.В., Марголин А.Д., Шмелев В.М. О природе ускорения УВ в плазме тлеющего разряда//Химическая физика, 1984, Т. 3, №9, С. 1322-1327.

113. Мнацаканян А.Х., Найдис Г.В. Баланс колебательной энергии в разрядах в воздухе // ТВТ, 1985, Т. 23, С. 640-648.

114. Ершов А.П., Войнович П.А., Пономарева С.Е., Шибков В.М. Распространение слабых УВ в плазме продольного тлеющего разряда // ТВТ, 1991, Т. 29, № 3, С. 582-590.

115. Macheret S.O., Ionikh Y.Z., Chemysheva N.V., Yalin A.P., Martinelli L., Miles R.B. Shock wave propagation and dispersion in glow discharge plasmas // Phys. Fluid., 2001, Vol. 13, № 9, P. 2693-2705.

116. White A.R, Palm P., Plonjes E., Subramanian V.V., Adamovich I.V. Effect of Electron Density on Shock Wave Propagation in Optically Pumped Plasmas // J. Appl. Phys., 2002, Vol. 91, № 5, P. 2604-2610.

117. Markhotok A., Popovic S., Vuskovic L. The boundary effects of the shock wave dispersion in discharges // Phys. Plasmas, 2008, Vol. 15, P. 032103-032105.

118. Alexandrov A.F., Vidiakin N.G., Lakutin V.A., Skvortsov M.G., Timofeev I.B., Chemikov V.A. Possible mechanism of interaction of a shock wave and the decaying plasma of a laser spark in air // Zh. Tekh. Fiz., 1986, Vol. 56, № 4, P. 771774.

119. Podder N.K., LoCascio A.C. Shock wave interaction with pulsed glow discharge and afterglow plasmas // Physics Letters A, 2009, Vol. 373, P. 1148-1154.

120. Авраменко Р.Ф., Рухадзе А.А., Тесёлкин С.Ф. О структуре ударной волны в слабононизованной неизотермической плазме // Письма ЖЭТФ, 1981, Т. 34, № 9, С. 485-488.

121. Великович A.JL, Либерман М.А. Физика ударных волн в газах и плазме. М.: Наука, 1987, С. 320.

122. Алферов В.И., Дмитриев Л.М. Электрический разряд в потоке газа при наличии градиентов плотности // ТВТ, 1985, Т. 23, № 4, С. 677-682.

123. Найдис Г.В. Пространственное распределение параметров плазмы вблизи фронта ударной волны в газовом разряде // ТВТ, 1991, Т. 29, № 1, С. 15-20.

124. Maciel H.S., Allen J. Е. Free double layers in mercury-arc discharge // Journal of Plasma Physics, 1989, Vol. 42, P. 321-352.

125. Williamson J.M., Ganguly B.N. He metastable density in a double layer formed by a diameter discontinuity in a positive column // Physical Review E, 2001, Vol. 64, P. 036403-1-036403-7.

126. Moreau E., Airflow control by non-thermal plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys., 2007, Vol. 40, P. 605-636.

127. Пилюгин H.H., Талипов Р.Ф., Хлебников B.C. Сверхзвуковое обтекание тел потоком с газодинамическими и физико-химическими неоднородностями // ТВТ, 1997, Т. 35, № 2, С. 322-336.

128. Энциклопедия низкотемпературной плазмы: Вводный том 2. Под ред. В.Е. Фортова. М.: Наука, МАИК «Наука/интерпериодика», 2000, С. 634.

129. Левин В.А., Терентьева Л.В. Сверхзвуковое обтекание конуса при теплоподводе в окрестности его вершины // Изв. РАН, МЖГ, 1993, № 2, С. 110-114.

130. Riggins D., Nelson Н., Johnson Е. Blunt Body Wave Drag Reduction Using Focused Energy Deposition // AIAA J., 1999, Vol. 37, № 4, P. 460-467.

131. Баймиров Б.М., Грудницкий В.Г. Некоторые качественные особенности газодинамики лазерного пробоя и СВЧ-разряда. Численное исследование // ТВТ, 1995, Т. 33, № 5, С. 683-692.

132. Карлов Н.В., Карпов Н.А., Петров Ю.Н., Прохоров A.M., Стельмах О.М. Возбуждение взрывной волны при инициировании цепной реакции в смесях газов излучением С02 лазера // Письма в ЖЭТФ, 1971, Т. 14, С. 214-217.

133. Jiang Z., Takayama К., Moosad К. Р. В. et al. Numerical and experimental study of a micro-blast wave generated by pulsed-laser beam focusing // Shock Waves, 1998, Vol. 8, P. 337-349.

134. Sasoh A., Ohtani Т., Mori K. Pressure Effect in a Shock-Wave Plasma Interaction Induced by a Focused Laser Pulse // Physical Review Letters, 2006, Vol. 97, № 20, P. 205004-1 205004-4.

135. Yang J., Sun M., Ogawa Т., Ojima H., Takayama K., Falcovitz J. Interaction of a planar shock with a blast wave // Shogekiha Shinpojiumu Koen Ronbunshu, 2001, Vol. 2000, P. 227-230.

136. Бархударов Э.М., Березовский B.P., Мдивнишвили M.O., Тактакишвили М.И., Цинцадзе, Челидзе Т.Я. Диссипация слабой ударной волны в лазерной искре в воздухе//Письмав ЖТФ, 1984, Т. 10, № 19, С. 1178-1181.

137. Третьяков П.К., Гаранин А.Ф., Грачев Г.Н. и др. Управление сверхзвуковым обтеканием тел с использованием мощного оптического пульсирующего разряда// ДАН, 1996, Т. 351,№ 3, С. 339-340.

138. Samimy М., Adamovitch I., Webb В., Kastner J., Hileman J., Keshav S., Palm P. Development and characterization of plasma actuators for high speed jet control // Exp. Fluids, 2004, Vol. 37, P. 577-588.

139. Leonov S., Bityurin В., Kolesnichenko Yu. Dynamic of a Single-electrode HF Plasma Filament in Supersonic Airflow. 39th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, 8-11 January, 2001, Reno, USA, AIAA-2001-0493.

140. Leonov S., Bityurin V., Savelkin K., Yarantsev D. Effect of Electrical Discharge on Separation Processes and Shocks Position in Supersonic Airflow. 40th AIAA

141. Aerospace Sciences Meeting & Exhibit, 13-17 January, 2002, Reno, USA, AIAA 2002-0355.

142. Menier E., Leger L., Depussay E., Lago V., Artana G. Effect of a dc discharge on the supersonic rarefied air flow over a flat plate // J. Phys. D: Appl. Phys., 2007, Vol. 40, P. 695-701.

143. Cabaleiro M., DiPrimio G., Artana G. Filamentary actuation on the surface of bodies contoured by high-speed flows // Journal of Electrostatics, 2006, Vol. 64, P. 450-455.

144. Шибков B.M., Шибкова JI.B. Динамика воспламенения тонких пленок спирта в условиях поверхностного сверхвысокочастотного разряда при атмосферном давлении воздуха//ЖТФ, 2009, Т. 79, Вып. 10, С. 65-74.

145. Аксенов B.C., Голуб В.В., Губин С.А., Ефремов В.П., Маклашова И.В., Харитонов А.И., Шаров Ю.Л. Скользящий электродуговой разряд как способ управления траекторией полета летательного аппарата // Письма в ЖТФ, 2004, Т. 30, Вып. 20, С. 62-68.

146. Bivolaru D., Kuo S.P. The similarity of shock waves generated by a cone-shaped plasma and by a solid cone in a supersonic airflow // Physics of Plasmas, 2007, Vol. 14, №2, P. 023503-023505.

147. Fokeev V.P., Grin Yu.I., Levin V.A. About Some Peculiarities of Mach Configuration Entry in Discharge Region. 4th Workshop on Magneto-Plasma Aerodynamics in Aerospace Applications, 2002, Moscow, Russia, Proceedings, P. 297-301.

148. Wang J., Li Y., Cheng В., Su Ch., Song H., Wu Y. Effects of plasma aerodynamic actuation on oblique shock wave in a cold supersonic flow // J. Phys. D: Appl. Phys., 2009, Vol. 42, P. 165503-1 165503-8.

149. Velkoff H., Ketchman J. Effect of an electrostatic field on boundary layer transition //AIAA J., 1968, Vol. 16, P. 1381-1383.

150. L'eger L., Moreau E., Touchard G. Effect of a DC corona electrical discharge on the airflow along a flat plate // IEEE Trans. Indust. Appl., 2002, Vol. 38, P. 14781485.

151. Moreau E., L'eger L., Touchard G. Effect of a DC surface non-thermal plasma on a flat plate boundary layer for airflow velocity up to 25m/s // J. Electrostat., 2006, Vol. 64, P. 215-225.

152. Bletzinger P., Ganguly B.N., Garscadden A. Strong double-layer formation by shock waves in nonequilibrium plasmas // Phys. Rev. E, 2003, Vol. 67, № 4, P. 047401-1 047401-4.

153. Bletzinger P., Ganguly B.N., Garscadden A. Influence of dielectric barrier discharges on low Mach number shock waves at low to medium pressures // Journal of Applied Physics, 2005, Vol. 97, P. 113303-1 113303-6.

154. Roth J.R., Sherman D.M., Wilkinson S.P. Electrohydrodynamic flow control with a glow discharge surface plasma // AIAA J., 2000, Vol. 38, P. 1172-1179.

155. Font G.I. Boundary Layer Control with Atmospheric Plasma Discharges // AIAA Journal, 2006, Vol. 44, № 7, P. 1572-1578.

156. Roupassov D.V., Nikipelov A.A., Nudnova M.M., Starikovskii A.Yu. Flow Separation Control by Plasma Actuator with Nanosecond Pulsed-Periodic Discharge // AIAA Journal, 2009, Vol. 47, Is. 1, P. 168-185.

157. Карлов H.B., Кузьмин Г.П., Прохоров A.M. Газоразрядные лазеры с плазменными электродами // Изв. АН СССР, 1984, Т. 48, № 7, С. 1430-1436.

158. Баранов В.Ю., Борисов В.М, Высикайло Ф.И. и др. Исследование условий формирования однородного сильноточного скользящего разряда // ТВТ, 1984, Т. 22, №4, С. 661.

159. Sosa R., Kelly Н., Grondona D., M'arquez A., Lago V., Artana G. Electrical and plasma characteristics of a quasi-steady sliding discharge // J. Phys. D: Appl. Phys, 2008, Vol. 41, P. 035202-1 035202-8.

160. Beverly R.E. III. Electrical, gasdynamic, and radiative properties of planar surface discharges // Journal of Applied Physics, 1986, Vol. 60, P. 104-124.

161. Кузьмин Г.П., Минаев И.М., Рухадзе А.А. Обтекание вязким потоком газа плазменного листа, образованного скользящим разрядом // ТВТ, 2002, Т. 40, № 3, С. 515-524.

162. Минаев И.М., Рухадзе А.А. О локализации импульсно-периодического поверхностного разряда на диэлектрике, обдуваемом вязким газом // ТВТ, 2003, Т. 41, № 6, С. 827-830.

163. Иванов В.А., Куранов A.JL, Кучинский В.В., Сухомлинов B.C. Плазменные методы управления обтеканием летательных аппаратов // Полет, 2004, № 12, С. 28-34.

164. Замураев В.П., Калинина А.П. Влияние локализации импульсного подвода энергии на волновое сопротивление профиля, обтекаемого трансзвуковым потоком // ПМТФ, 2005, Т. 46, № 5, С. 60-67.

165. Аульченко С.М., Замураев В.П., Калинина А.П. Влияние одностороннего импульсного периодического подвода энергии на аэродинамические характеристики крыловых профилей // Письма в ЖТФ, 2006, Т. 32, Вып. 17, С. 81-87.

166. Борисов В.М., Высикайло Ф.И., Христофоров О.Б. Исследование однородного сильноточного скользящего разряда // Теплофизика высоких температур, 1983, Т. 21, №5, С. 844.

167. Ковалев И.О., Кузьмин Г.П., Нестеренко А.А. Импульсные СОг-лазеры с плазменными электродами // Труды института общей физики РАН, М.: Наука, 1996, Т. 52, С. 1.

168. Энциклопедия низкотемпературной плазмы: В 4-х тт. Т. 2. Генерация плазмы и газовые разряды; Диагностика и метрология плазменных процессов. Под ред. В.Е. Фортова. М.: Наука, 2000.

169. Александров H.JL, Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш., Кочетов И.В., Напартович А.П., Певгов В.Г. Функция распределения электронов в смеси Oa:N2=l:4 // ТВТ, 1981, Т. 19, № 1, С. 22-27.

170. Дашук П.Н., Зинченко А.К., Меркулова Т.Г., Сергеенкова Е.А. Об измерениях газовой температуры и концентрации электронов в канале незавершенной стадии скользящего разряда // ЖТФ, 1978, Т. 48, № 8, С. 16131616.

171. Соловецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980, С. 310.

172. Андреев С.И., Зобов Е.А., Сидоров А.Н., Смирнова Т.И., Соколов В.Г. Неоднородности плазмы канала сильноточного разряда при различных методах инициирования // ЖТФ, 1980, Т. 50, № 10, С. 2089.

173. Зобов Е.А., Сидоров А.Н., Литвинова И.Г. Исследование скользящей искры теневым методом // ПМТФ, 1986. Т. 155. № 1. С. 20.

174. Драбкина С.И. К теории развития канала искрового разряда // ЖЭТФ, 1951, Т. 21, Вып. 4., С. 473—483.

175. Латфуллин Д.Ф. Импульсный скользящий поверхностный разряд в газодинамическом потоке. Дис. к.ф.-м.н., М.: МГУ, 2009, С. 117.

176. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992, С. 536.

177. Александров H.JL, Базелян А.Э., Базелян Э.М., Кочетов И.В. Моделирование длинных стримеров в газе атмосферного давления // Физика плазмы, 1995, Т. 21, № 1, С. 60-80.

178. Hagelaar G.J., Pitchford L.C. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models // Plasma Sources Sci. Technol., 2005, Vol. 14, P. 722-733.

179. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966, С. 688.

180. Попов Н.А. Исследование механизма быстрого нагрева азота и воздуха в газовых разрядах // Физика плазмы, 2001, Т. 27, № 10, С. 940-950.

181. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. М.: Атомиздат, 1980, С. 240.

182. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Крюков И.А., Кули-заде Т.А. Самолокализация энерговклада при импульсной ионизации сверхзвукового течения // Изв. РАН, МЖГ, 2005, № 3, С. 144-156.

183. Иванов И.Э., Крюков И.А. Квазимонотонный метод повышенного порядка точности для расчета внутренних и струйных течений невязкого газа // Матем. моделирование, 1996, Т. 8, № 6, С. 47-55.

184. Woodward P.R., Colella P. The numerical simulation of two-dimensional fluid flow with strong shocks // J. Сотр. Phys., 1984, Vol. 54, P. 115-173.

185. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Сысоев Н.Н. Импульсное воздействие на ударную волну при самолокализации сильноточного поверхностного разряда перед ее фронтом // ДАН, 2009, Т. 425, № 2, С. 174177.

186. Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В. Исследование поверхностного энерговклада в газ при инициировании импульсного разряда типа "плазменный лист" // Письма в ЖТФ, 2004, Т. 30, Вып. 24, С. 38-42.

187. Баженова Т.В., Знаменская И.А., Луцкий А. Е., Мурсенкова И.В. Исследование поверхностного энерговклада в газ при инициировании наносекундного распределенного скользящего разряда // ТВТ, 2007, Т. 46, №. 4, С. 41-52.

188. Список тезисов и материалов конференций, опубликованных по результатам работы.статьи в журналах из списка ВАК:

189. Знаменская И.А., Мурсенкова И.В., Орлов Д.М., Сысоев Н.Н. Локализация импульсного энерговклада при инициировании поперечного поверхностного разряда в потоке с ударной волной // Письма в ЖТФ, 2007, Т. 33, В. 13, С. 7277.

190. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Сысоев Н.Н. Импульсное воздействие на ударную волну при самолокализации сильноточного поверхностного разряда перед ее фронтом // Доклады Академии Наук, 2009, Т. 425, №2, С. 174-177.

191. Znamenskaya I.A., Orlov D.M., Ivanov I.E. Planar surface discharge in flow with shock wave. XVII International Conference on Gas Discharges and their Applications. September 7-12,2008, Cardiff, UK, Book of Proceedings, P. 605-608.

192. Орлов Д.М. Импульсное воздействие на ударную волну при самолокализации сильноточного поверхностного разряда // Журнал «Физическое образование в вузах», Приложение «Труды конференции конкурса молодых физиков», 2009, Т. 15, № 1, П37.

193. Знаменская И.А., Иванов И.Э., Орлов Д.М. Движение ударной волны по неравновесному приповерхностному слою газа. Девятая Международная школа-семинар «Модели и методы аэродинамики». 4-13 июня, 2009, Евпатория, Украина, Материалы школы-семинара, С. 89-90.

194. Znamenskaya I., Orlov D., Ivanov I., Krukov I. Shock Wave Interaction with Pulse Surface Energy Deposition Area. 27th International Symposium on Shock Waves. July 19-24,2009, St. Petersburg, Russia, Book of Proceedings, P. 298.