Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences66854710.31857/S0367292123600218VFFSDALOW TEMPERATURE PLASMAНИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЛАЗМАUnknownInfluence of Current and Interelectrode Gap on Characteristics of Longitudinal–Transverse Discharge in a Supersonic AirflowВлияние тока и межэлектродного расстояния на характеристики продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке воздухаPerevoshchikovE. E.ПеревощиковЕ. Е.af@jiht.orgFirsovA. A.ФирсовА. А.valentin.bityurin@gmail.comJoint Institute for High Temperatures, Russian Academy of SciencesОбъединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)0105202349548849426022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668547

This work is devoted to the problem of stable operation of a longitudinal–transverse discharge in a supersonic flow and its parameters. A longitudinal–transverse discharge in an air flow with parameters M = 2, V ~ 500 m/s, Tg = 170 K, Pst = 22 kPa is considered. High-speed imaging and data acquisition were used to obtain data on the variation of the discharge length, current, and voltage over time. The main purpose of the work was to investigate the dynamics of DC discharge and to describe relations between its geometrical and electrical parameters. Experiments were aimed at obtaining detailed data on the influence of interelectrode distance and discharge current on discharge length and, consequently, on voltage and power release, as well as to determine typical breakdown frequencies depending of discharge parameters. The electrode fall voltage was determined.

Изучена проблема устойчивой работы продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке и его параметры. Рассмотрен продольно-поперечный дуговой разряд в воздушном потоке с параметрами M = 2, V ~ 500 м/с, Tg = 170 K, Pst = 22 кПа. Для получения данных об изменении длины разряда, тока и напряжения во времени использовались высокоскоростная съемка и запись осциллограмм. Исследована динамика разряда постоянного тока и описаны связи между его геометрическими и электрическими параметрами. Эксперименты были направлены на получение подробных данных о влиянии межэлектродного расстояния и тока на длину разряда и, соответственно, на напряжение и выделяемую мощность, а также на определение типичных частот перепробоя в зависимости от параметров разряда. Также было определено падение напряжения в приэлектродных слоях.

supersonic flowlongitudinal–transverse dischargeelectric dischargeplasma aerodynamicsсверхзвуковой потокпродольно-поперечный разрядэлектрический разрядплазменная аэродинамикаPoggie J., McLaughlin T., Leonov S. // Aerospace-Lab J. 2015. № 10. P. AL10-01. https://doi.org/10.12762/2015.AL10-01Ershov A.P., Surkont O.S., Timofeev I.B., Shibkov V.M., Chernikov V.A. // High Temperature. 2004. V. 42. P. 667. https://doi.org/10.1023/B:HITE.0000046519.53287.47Firsov A., Savelkin K.V., Yarantsev D.A., Leonov S.B. // Philos. Trans. R. Soc. A. 2015. V. 373. P. 2048. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0337Alferov V.I., Bushmin A.S. // Soviet Phys. JETP. 1963. V. 17. P. 1190.Alferov V.I., Bushmin A.S., Kalachev B.V. // Soviet Phys. JETP. 1967. V. 24. P. 859.Ershov A.P., Kalinin A.V., Surkont O.S., Timofeev I.B., Shibkov V.M., Chernikov V.A. // High Temperature. 2004. V. 42. P. 865. https://doi.org/10.1007/S10740-005-0029-0Bychkov V.L., Grachev L.P., Esakov I.I., Ravaev A.A., Khodataev K.V. // Technical Phys. 2004. V. 49. P. 833. https://doi.org/10.1134/1.1778855Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 3. С. 314 Shibkov V.M., Shibkova L.V., Logunov A.A. // Plasma Phys. Rep. 2017. V. 43. P. 373. https://doi.org/10.1134/S1063780X17030114Шибков В.М., Шибкова Л.В., Логунов А.А. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. № 8. С. 661. Shibkov V.M., Shibkova L.V., Logunov A.A. // Plasma Phys. Rep. 2018. V. 44. P. 754. https://doi.org/10.1134/S1063780X18080056Шибков В.М., Корнев К.Н., Логунов А.А., Нестеренко Ю.К. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 657–663. = Shibkov V.M., Kornev K.N., Logunov A.A., Nesteren-ko Yu.K. // Plasma Phys. Rep. 2022. V. 48. P. 806–811. https://doi.org/10.1134/S1063780X22700258Shibkova L.V., Shibkov V.M., Logunov A.A., Dolb-nya D.S., Kornev K.N. // High Temperature. 2020. V. 58. № 6. P. 754. https://doi.org/10.1134/S0018151X2006019XErshov A.P., Kamenshchikov S.A., Kolesnikov E.B., Logunov A.A., Firsov A.A., Chernikov V.A. // Fluid Dynamics. 2008. V. 43. P. 605. https://doi.org/10.1134/S0015462808040133Leonov S.B., Savelkin K.V., Firsov A.A., Yarantsev D.A. // High Temperature. 2010. V. 48. P. 896. https://doi.org/10.1134/S0018151X10060179Firsov A.A., Kolosov N.S. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2100. P. 012017. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012017Leonov S.B., Elliott S., Carter C., Houpt A., Lax P., Ombrello T. // Exp. Therm. Fluid Sci. 2021. V. 124. P. 110355. https://doi.org/10.1016/J.EXPTHERMFLUSCI.2021.110355Битюрин В.А., Добровольская А.С., Бочаров А.Н., Фирсов А.А. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 5. = Bityurin V.A., Dobrovolskaya A.S., Bocharov A.N., Fir-sov A.A. // Plasma Phys. Rep. 2023. V. 49. № 5. https://doi.org/10.31857/S0367292123600267Efimov A.V., Firsov A.A., Kolosov N.S., Leonov S.B. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 07LT01. https://doi.org/10.1088/1361-6595/AB9C94Firsov A.A., Efimov A.V., Kolosov N.S., Moralev I.A., Leonov S.B. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2100. P. 012007. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012007Tang M., Wu Y., Wang H. // Acta Astronaut. 2022. V. 198. P. 577. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.07.010Ma X., Fan J., Wu Y., Liu X., Xue R. // Phys. Fluids. 2022. V. 34. P. 086102. https://doi.org/10.1063/5.0095487Andrews P., Lax P., Leonov S. // Energies (Basel). 2022. V. 15. P. 7104. https://doi.org/10.3390/EN15197104Falempin F., Firsov A.A., Yarantsev D.A., Goldfeld M.A., Timofeev K., Leonov S.B. // Exper. Fluids. 2015. V. 56. P. 54. https://doi.org/10.1007/S00348-015-1928-4Ferrero A. // Aerospace. 2020. V. 7. P. 32. https://doi.org/10.3390/aerospace7030032Watanabe Y., Elliott S., Firsov A., Houpt A., Leonov S. // J. Phys. D Appl. Phys. 2019. V. 52. P. 444003. https://doi.org/10.1088/1361-6463/AB352FHongyu W., Feng X., Jie L., Cheng Y., Yanguang Y. // Acta Astronaut. 2021. V. 187. P. 325. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.06.049Gong G., Li Y., Wang Y., Kuang P. // AIP Adv. 2020. V. 10. P. 055212. https://doi.org/10.1063/1.5145235Dvinin S.A., Ershov A.P., Timofeev I.B., Chernikov V.A., Shibkov V.M. // High Temperature. 2004. V. 42. P. 171. https://doi.org/10.1023/B:HITE.0000026147.82949.36Moralev I., Kazanskii P., Bityurin V., Bocharov A., Fir-sov A., Dolgov E., Leonov S. // J. Phys. D Appl. Phys. 2020. V. 53. P. 425203. https://doi.org/10.1088/1361-6463/AB9D5ABityurin V.A., Bocharov A.N., Kuznetsova T.N. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1698. P. 012027. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1698/1/012027Tarasov D.A., Firsov A.A. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2100. P. 012015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2100/1/012015Bourlet A., Labaune J., Tholin F., Pechereau F., Vincent-Randonnier A., Laux C.O. // AIAA Sci. Technol. Forum Exposition, AIAA SciTech Forum 2022. P. 2022-0831. https://doi.org/10.2514/6.2022-0831Трошкин Р.С., Фирсов А.А. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 5. = Troshkin R.S., Firsov A.A. // Plasma Phys. Rep. 2023. V. 49. № 5. https://doi.org/10.31857/S036729212360022XБитюрин В.А., Бочаров А.Н., Добровольская А.С., Попов Н.А., Фирсов А.А. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 5. Bityurin V.A., Bocharov A.N., Dobrovol-skaya A.S., Popov N.A., Firsov A.A. // Plasma Phys. Rep. 2023. V. 49. № 5. https://doi.org/10.31857/S0367292123600255Houpt A., Hedlund B., Leonov S., Ombrello T., Carter C. // Exp. Fluids. 2017. V. 58. P. 25. https://doi.org/10.1007/S00348-016-2295-5Logunov A.A., Kornev K.N., Shibkova L.V., Shibkov V.M. // High Temperature. 2021. V. 59. P. 19. https://doi.org/10.1134/S0018151X21010119Firsov A., Bityurin V., Tarasov D., Dobrovolskaya A., Troshkin R., Bocharov A. // Energies (Basel). 2022. V. 15. P. 7015. https://doi.org/10.3390/en15197015