Исследование турбулентных эффектов и дополнительной вязкости в неравновесной МГД плазме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат физико-математических наук Сафронова, Ольга Николаевна

• Сафронова, Ольга Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 1996

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сафронова, Ольга Николаевна

1.Введение (обзор литературы).

1.1. Основные направления и результаты исследования в области неравновесных МГД-генераторов.

1.2. Турбулентный поток неравновесной МГД-плазмы.

1.3. Формулировка основных целей работы.

2. Турбулентный режим течения неравновесной МГД-плазмы.

2.1. Неравновесный холловский МГД-генератор.

2.2. Качественная схема развитой турбулентности.

2.3. Влияние турбулентности на развитие ионизационной неустойчивости.

2.4. Взаимодействие между газодинамическими и электродинамическими флуктуациями. Дополнительная МГД- вязкость.

3. Математическая модель

3.1. Модель турбулентного потока.

3.1.1. Модель численной турбулентной вязкости для вихрей малого пространственного масштаба.

3.1.2. Энергетический спектр пульсаций и численный коэффициент турбулентной диффузии D.

3.1.3. Численные эксперименты.

3.2. Система основных МГД-уравнений с учетом турбулентных эффектов.

3.2.1. Начальные и граничные условия

4. Численная схема.

4.1. Flux Corrected Transport (FCT) - метод

4.2. Обобщенный FCT - метод.

4.3. Численные примеры с FCT - методом.

4.4. Временная численная модель. Заключительный алгоритм, содержащий вычисление коэффициента турбулентной диффузии

4.5. Численные граничные условия.

5. Стационарные решения.

6. Численные результаты и обсуждения

6.1. Идеальный неравновесный МГД-генератор.

6.1.1. Область устойчивости.

6.1.2. Область неустойчивости

6.1.3. Изэнтропическая эффективность.

6.2. Реальный неравновесный МГД-генератор с каналом Disk-F3a (FUJI-1).

6.2.1. Энергетический спектр колебаний.

6.2.2. Характеристики МГД-генератора.

6.3. Дополнительная МГД-вязкость.

6.4. Энергетический спектр турбулентных колебаний неравновесной низкотемпературной МГД-плазмы.

Заключение диссертации по теме «Механика жидкости, газа и плазмы», Сафронова, Ольга Николаевна

Основные результаты проведенных исследований были представлены на семинарах, проводимых в Токийском технологическом институте, и в следующих работах:

1) "Effect of gasdynamic fluctuations on the performances of a non-equilibrium MHD-generator", Trans, of IEE Japan, series B, Vol.ll7-B, №2 Feb., 1997/ в соавторстве с А.Ю.Соколовым и S.Kabashima

2) "A simple numerical model for computing of turbulent flow", Представлено в AIAA Journal, /в соавторстве с S.Kabashima

3) "Analysis of energy spectrums of non-equilibrium MHD plasma", Представлено в Journal of Plasma Physics, /в соавторстве с S.Kabashima, A. Соколовым

4) "Study of MHD flow considering turbulence", '96 Symposium on Advanced Research of Energy Technology, Hokkaido University, Sapporo, Japan, March 18-20, pp. 117-126, 1996/в соавторстве с S.Kabashima

5) "Effect of turbulent fluctuations of gasdynamic flow on the performances of a non-equilibrium MHD-generator", '96 Conf. of Power and Energy Society, Institute of Electrical Engineers of Japan, Tokyo, Japan, September 2-3, (ESC-96-39), V.2, pp. 127135, 1996/ в соавторстве с А.Ю.Соколовым и S.Kabashima

6) "Numerical Simulation Studies on FUJI-1 Disk MHD-Generator with the account of Turbulence Effect", 12th Int. Conf. on MHD Electrical Power Generation, Yokohama, Japan, October 15-18, V.2, pp. 721-728, 1996! в соавторстве с S.Kabashima

7.3. Предложения

В продолжении проведенной работы могут быть предложены следующие исследования:

1) более детальное, с использованием 2-х, 3-х мерных численных кодов, исследование явления роста уровня турбулентной вязкости в потоке плазмы с горячими электронами в присутствии ионизационной неустойчивости;

2) техническое исследование возможности подавления крупных турбулентных вихрей, на фоне которых возможно развитие ионизационной неустойчивости, в сверхзвуковых неравновесных МГД-генераторов, работающих вблизи полной ионизации присадки. Например, использованием сетки с мелкими ячейками на входе в МГД-канал для дробления больших турбулентных вихрей. В этом случае в генераторе будут иметь место только мелкие вихри, присутствие которых вызовет лишь слабые локальные колебания температуры электронов.

7.4. Благодарность

Автор хотел бы выразить свою признательность профессорам Б.КаЬазЫша и У.Окипо, доктору технических наук Т.Эиекапе с кафедры «Энергетики», а так же, профессорам З.ЗЬлос1а и К.УоэМкаАл/а, и доктору наук А.Ю.Соколову с кафедры «Физика и

Инженерия» Токийского технологического института, за их полезные коментарии, замечания и обсуждения в ходе научных семинаров.