Экспериментальное и численное исследование теплового эффекта катализа на поверхностях металлов и кварца в недорасширенных струях диссоциированного воздуха
На ВЧ-плазмотроне ВГУ-4 экспериментально исследован теплообмен сверхзвуковых недорасширенных струй диссоциированного воздуха с поверхностью цилиндрической водоохлаждаемой модели диаметром 30 мм со скругленной кромкой и плоским притуплением носовой части при мощности ВЧ-генератора 64 кВт, расходе воздуха 3.6 г/с. Для измерения тепловых потоков использовались плоские калориметрические датчики, встроенные в носовую часть модели. Получены данные с помощью датчиков из различных материалов: золота (Au), серебра (Ag), меди (Cu), молибдена (Mo), бериллия (Be), тантала (Ta), ниобия (Nb) и кварца. Для этого же режима работы ВЧ-плазмотрона выполнено численное моделирование обтекания цилиндрической модели недорасширенной струей химически неравновесной воздушной плазмы в рамках уравнений Навье - Стокса и упрощенных уравнений Максвелла для высокочастотного электрического поля. Рассчитаны тепловые потоки в точке торможения модели в зависимости от эффективного коэффициента рекомбинации атомарных компонентов у в диапазоне 0< у< 1. Из сравнения экспериментальных и рассчитанных тепловых потоков определены значения у для перечисленных выше материалов и установлена количественная шкала каталитичности рассмотренных металлов и кварца. Данные по каталитичности металлов и кварца сопоставлены с результатами, полученными ранее в дозвуковых струях диссоциированного воздуха.