Численное моделирование течений плазмы в коаксиалах со сплошными электродами
Численные расчёты по сравнению с аналитическим моделировани- ем имеют ряд неоспоримых достоинств. Прежде всего, можно описывать весь процесс течения от подачи неионизованного газа в канал до выхода плазменного потока в вакуумную камеру. Во-вторых, численные расчёты позволяют учесть эффект Холла и диссипативные процессы, в первую очередь омическое сопротивление при разных граничных условиях. В-третьих, и это особенно важно, численное моделирование автоматически даёт представление об устойчивости течения по отношению к осе- симметричным возмущениям. Это связано с тем, что стационарные течения обычно рассчитывают методом установления, т. е. с учётом явной зависимости величин от времени. 0,5 0 0,5 0,5 0 0,5 0,5 0 0,5 а б ' в Рис. 3.7.1. Влияние эффекта Холла на линии тока в канале ускорителя со сплошными элек- тродами: а — ? = О, б — ? = 1/3, в — ? = —1/3 В данном пункте мы опишем картину осесимметричного течения полностью ионизованного газа с учётом омического сопротивления, рассчитанную методом установления при разных значениях параметра Холл, исходя из системы уравнений (Т = const) + divpv = 0; dp dt i=E + lfv,Hl- с rotH = j; J 0,4 epc 1 dH rotE = —. с dt C.7.1) 0 12 3 Рис. 3.7.2. Зависимость ?(+) от v при трёх разных значениях C Начальные условия брались достаточно произвольными, электроды считались экви- потенциальными. Для более чёткого про- явления именно эффекта Холла, на входе в канал подавалась готовая плазма. Течение считалось изотермическим. Расчёт проводился при разных локальных параметрах обмена ?лок. Оказалось, что существуют некоторые критические значения Qok и Сок соответственно для наружного и внутреннего анодов (полярностей), которые разде- ляют устанавливающиеся стационарные решения и течения со "взрывом" на аноде, при котором течение абсолютно разрушается. 3.7. Численные и экспериментальные исследования 181 На рис. 3.7.1 приведены токовые линии при разных ?лок и полярностях, а на рис. 3.7.2 зависимость критических значений <^+^ от обратного магнитного числа Рейнольдса — магнитной вязкости v = 1/Rem при разных /3 на входе. Графики достаточно наглядно демонстрируют переход от радиальных токов при ? = 0 к приа- нодному скольжению токов при ? ф О, и затем, при уш —> 0, т. е. росте проводимости, к срыву течения. Последнее явление называют обычно "кризисом тока".
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Численное моделирование течений плазмы в коаксиалах со сплошными электродами» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
