Влияние геометрии разрядного канала ВЧ-плазмотрона на теплообмен в высокоэнтальпийных дозвуковых струях воздуха

Эксперименты по теплообмену на $100$-киловаттном ВЧ-плазмотроне выполнены для трех конфигураций разрядного канала с коническими водоохлаждаемыми соплами при диаметрах выходных сечений $30$, $40$ и $50$ мм. В дозвуковых струях высокоэнтальпийного воздуха в широком диапазоне мощности генератора $20$–$75$ кВт проведены измерения скоростных напоров и тепловых потоков к медной водоохлаждаемой модели с плоским торцом диаметром $20$ мм. Для условий экспериментов на ВЧ-плазмотроне в рамках уравнений Навье–Стокса и Максвелла проведены расчеты течений в разрядном канале плазмотрона и при обтекании модели дозвуковыми струями диссоциированного воздуха. На основании сопоставлений экспериментальных и расчетных данных по теплообмену восстановлены значения энтальпии и скорости на оси потока на внешней границе пограничного слоя перед моделью. С помощью теории локального моделирования теплообмена на основе результатов численных расчетов обтекания модели установлены соответствия между параметрами течений плазмы в ВЧ-плазмотроне и условиями входа в атмосферу затупленного тела с гиперзвуковой скоростью, рассчитаны высота, скорость и радиус кривизны носка тела в зависимости от режима работы ВЧ-генератора.