5 / 11
Апробация расчетно-теоретической модели аэротермохимической деструкции…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2016 5
Численное моделирование включало в себя расчет следующих
режимов и параметров:
•
течения газа в разрядном канале плазмотрона;
•
течения газа в барокамере и обтекания им модели;
•
течения газа в пограничном слое вблизи критической точки
модели и теплового потока к ее поверхности как функции температу-
ры стенки;
•
эффективного коэффициента каталитической рекомбинации
. Rec
γ
Первые два расчета проводили на основе уравнений Навье —
Стокса при предположении термохимического равновесия [8, 9].
Расчеты течения газа в пограничном слое проводились для слу-
чая химически неравновесного пятикомпонентного диссоциирован-
ного воздуха, с учетом конечной каталитической активности поверх-
ности исследуемого материала и конечной толщины пограничного
слоя и завихренности потока на его внешней границе [9].
Энтальпию торможения газового потока перед моделью опреде-
ляли на основе решения обратной задачи, обеспечивающей воспро-
изведение измеренного в эксперименте теплового потока к поверхно-
сти калориметра, изготовленного из материала с высокими каталити-
ческими свойствами.
Для воздушного потока в качестве эталонного идеально катали-
тического материала использовали медь высокой чистоты. При этом
принимали, что эффективная вероятность рекомбинации атомов на ее
поверхности равна единице.
Необходимое для проведения указанных расчетов значение ско-
рости
e
V
натекания газа на внешнюю границу пограничного слоя
определяли в ходе специального эксперимента с помощью трубки
Пито, установленной в месте расположения внешней границы погра-
ничного слоя перед моделью:
2
2 /(
),
e
e
V q k
ρ
=
ρ
где
k
ρ
— эмпирический коэффициент, зависящий от числа Рейнольд-
са, в рассматриваемой серии экспериментов
R
e
= 1,05;
e
ρ
—
плот-
ность газовой смеси на внешней границе пограничного слоя.
Вторую производную давления по координате
s
в окрестности
критической точки модели рассчитывали путем численного диффе-
ренцирования профиля функции
( )
e
p s
, полученного из численного
расчета обтекания модели.
Производную
,
w s
Fr
поверхностного трения по координате
s
в
окрестности критической точки модели определяли из одномерного