углом 26
◦
, обеспечивают процесс непрерывного заполнения зоны коак-
сиального канала ускорителя низкотемпературной плазмой. Сечение,
разделяющее зоны, является областью пробоя газа при импульсном
разряде. Основные расчеты выполнены при внешнем радиусе катода
r
1
= 12
,
5
мм, внутреннем радиусе анода
r
2
= 17
,
5
мм и длине канала
l
= 200
мм.
В качестве плазмообразующего газа рассмотрен аргон, теплофизи-
ческие свойства которого рассчитаны с использованием программного
комплекса “Терра” [9].
Для области течения плазмы заданы следующие граничные усло-
вия:
— в выходных сечениях сопел стационарных плазмотронов зада-
ны среднемассовые значения температуры и скорости потока плаз-
мы, значения которых варьировались соответственно в диапазонах
T
пл
= 8
. . .
12
кK и
W
пл
= 100
. . .
400
м/с;
— в выходном сечении электродного канала поток, истекающий в
среду атмосферного давления, считался гидродинамически и терми-
чески стабилизированным
∂T
∂x
= 0
,
∂w
∂x
= 0
;
— на границе плазмы с твердыми стенками на скорость поставлено
условие прилипания, на температуру — краевое условие 1-го рода.
Решение системы выполнено численно в программном комплексе
вычислительной гидродинамики ANSYS CFX 13.0. Расчетная геоме-
трия разбивалась на конечные объемы с помощью программы созда-
ния сеток ANSYS ICEM.
Из результатов выполненных расчетов следует, что плазменные
струи, истекающие из плазмотронов, по мере своего движения че-
рез зону диэлектрической камеры быстро охлаждаются и в сечении
входа в коаксиальный электродный канал (т.е. в сечении инициации
импульсного разряда) имеют среднюю температуру 3. . . 4 кK. При та-
ком уровне температуры газ является слабоионизованным и иници-
ация импульсного разряда через него может быть осуществлена при
относительно низком напряжении пробоя (3. . . 5 кВ). Следует, однако,
обратить внимание на то, что при использовании трех плазмотронов и
меридиональном расположении их осей имеет место неравномерность
температурного поля по азимуту и радиусу (рис. 2,
а
). В областях,
расположенных между осями плазмотронов, среднемассовые значе-
ния температур опускаются до 1. . . 1,5 кK. Эти данные свидетель-
ствуют о том, что в данной ситуации при пробое газа может иметь
место “спицеобразование” протекающих через зону пробоя токов вы-
соковольтного разряда. Это может привести к азимутальной асимме-
трии формирующегося высокоскоростного плазменного образования
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 3 41
