В НОЦ ФНОС СФ ФИАН – Самарский университет теоретически рассчитаны области существования различных типов турбулентного закрученного течения в круглой трубе с параксиальными локализованными радиально неоднородными источниками нагрева и полностью открытым недиафрагмированным выходом в зависимости от тангенциального Qt и аксиального Qax входных расходов газа.

Показано, что область с большими степенями закрутки потока соответствует течениям типа «след с противотоком», причем рециркуляционная зона возникает у открытого конца трубки и занимает всю ее длину. Область, соответствующая потокам с околокритическими параметрами закрутки, соответствует течениям типа «след со спутным потоком», а область с малыми параметрами закрутки - течениям типа «струя со спутным потоком». Показано, что при наличии локализованного источника тепловыделения в трубке возникают приосевые области высокой температуры. В зоне прямого течения нагретая зона формируется в области, расположенной вверх по потоку, а в зоне противотоков – вверх по потоку. Предложен механизм разрушения рециркуляционной зоны при сверхкритических значениях мощности источника и докритических значениях аксиальной скорости потока.

Результаты, в частности, были использованы для объяснения экспериментально наблюдаемых эффектов структурообразования газоразрядной плазмы в газодинамических полях, образующихся в закрученных потоках. Рассмотрена проблема возникновения светящихся образований в вихревых потоках в присутствии поперечного тлеющего разряда постоянного тока в азоте и воздухе при атмосферном давлении. Показано, что наблюдаемые экспериментально при различных значениях массового расхода газа, особенности формирования зон свечения, связаны, прежде всего, с газодинамической структурой течения. Дано качественное объяснение экспериментально наблюдаемым особенностям формирования зон свечения от разрядной области.

Предложен механизм перехода одноэлектродного высокочастотного емкостного разряда от коронной формы к шнуровой, наблюдаемого экспериментально в закрученных воздушных потоках атмосферного давления в открытом канале в зависимости от тангенциального и аксиального входных расходов газа. Показано, что он вызывается, прежде всего, нагревом приосевой области в рециркуляционной зоне потока, индуцирующим изменение набора основных кинетических процессов и их скоростей, а также заметное изменение электродинамических характеристик плазменного канала.

Теоретически рассчитаны области существования различных типов закрученного течения в трубе и области существования шнурового и филаментарного разрядов (рисунок). При малых значениях параметра закрутки разряд имеет форму высокочастотной кистевой короны. При больших степенях закрутки формируется разряд шнурового типа, вытянутый вдоль оси против потока. В промежуточном диапазоне значений одновременно существуют обе формы разряда. Получено качественное соответствие расчетных данных, полученных в рамках теоретической модели, экспериментальным данным, полученным в ОИВТ РАН.

Теоретически рассчитанные области существования различных типов закрученного течения в трубе и области существования шнурового (выше заштрихованной зоны) и филаментарного (ниже заштрихованной зоны) разрядов. Заштрихованная область между сплошными линиями разделяет экспериментально определенные (ОИВТ РАН) области существования ВЧЕ разряда в шнуровой и филаментарной форме.