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表面烧蚀对等离子体的影响及其与电磁场相互作用
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作者 丁明松 刘庆宗 +3 位作者 江涛 傅杨奥骁 李鹏 梅杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期237-250,共14页
表面烧蚀显著影响高速流动中等离体子鞘分布及其与电磁场相互作用的特征.考虑高超声速飞行器表面烧蚀引射机制、烧蚀产物参与流场等离子体生成过程、含碱金属的混合电离气体导电机理和电磁动力学机制,通过耦合求解带电磁源项的三维热化... 表面烧蚀显著影响高速流动中等离体子鞘分布及其与电磁场相互作用的特征.考虑高超声速飞行器表面烧蚀引射机制、烧蚀产物参与流场等离子体生成过程、含碱金属的混合电离气体导电机理和电磁动力学机制,通过耦合求解带电磁源项的三维热化学非平衡流动控制方程、电场泊松方程和磁矢量泊松方程,建立了含碱金属烧蚀的高速流动/等离子体/电磁场耦合计算方法,结合常见的碳碳材料和硅基酚醛树脂材料烧蚀热解过程,较为系统地开展了多种条件下表面烧蚀对高超等离子体鞘影响及其与电磁场相互作用的机制与规律研究.研究表明:烧蚀效应对流场等离子体分布的影响受烧蚀质量引射率和碱金属质量占比共同作用,当碱金属含量较高时,碱金属电离反应占主导,电子数密度可增大1—2个数量级;不同材料烧蚀对等离子体的影响存在差别,硅基酚醛树脂的烧蚀质量引射率较大,电离生成CO^(+),C^(+)的摩尔分数接近空气主要电离组分NO^(+),O_(2)^(+),其影响不容忽视;烧蚀材料中碱金属可以显著提升磁流体力学控制效果,随着碱金属占比增大,电磁场耦合作用效果增强,二者呈非线性关系;在速度较低时,纯空气本身的电离度低导致电磁场耦合作用效果弱,通过含碱金属烧蚀来提升电磁作用效果的效率更高. 展开更多
关键词 电磁流动耦合 烧蚀 碱金属 等离子体 高超声速流动
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