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Plasma Flow Modeling for Huels-Type Arc Heater with Turbulent Diffusion

Takahashi, Yusuke und Esser, Burkard und Steffens, Lars (2017) Plasma Flow Modeling for Huels-Type Arc Heater with Turbulent Diffusion. Physics of Plasmas, 24 (12), Seiten 1-14. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5008909. ISSN 1070-664X.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1063/1.5008909

Kurzfassung

In this study, we developed an analytical model for the flow field in the Huels-type arc-heated wind tunnel (L2K) of the German Aerospace Center. This flow field model can be used to accurately reproduce the discharge behavior in the heating section and expansion in the nozzle section of L2K. It includes the radiation transport and turbulent flow, as well as thermochemical nonequilibrium models, which are tightly coupled with electricfield calculations. In addition, we considered the turbulent diffusion model for the mass conservation of the species and performed numerical simulations for several cases with and without the turbulent diffusion model. Computations were conducted to obtain the general characteristics of an arc-heated flow containing an arc discharge and supersonic expansion. We verifed that radiation and turbulence play important roles in the transfer of heat from the high-temperature core flow to the outer cold gas in the heating section of L2K. In addition, we performed parametric studies that involved varying the degree of turbulent diffusion. The results showed that turbulent diffusion has a large in uence on the formation of the arc discharge in the heating section and on the enthalpy distribution at the nozzle exit.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/116103/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Plasma Flow Modeling for Huels-Type Arc Heater with Turbulent Diffusion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Takahashi, Yusukeytakahashi (at) eng.hokudai.ac.jpNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Esser, Burkardburkard.esser (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steffens, Larslars.steffens (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2561-0687NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2017
Erschienen in:Physics of Plasmas
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.1063/1.5008909
Seitenbereich:Seiten 1-14
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTAIPNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-664X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Huels-type arc-heated wind tunnel, L2K
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - keine Zuordnung
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Über- und Hyperschalltechnologien, KP
Hinterlegt von: Steffens, Lars
Hinterlegt am:18 Dez 2017 10:58
Letzte Änderung:27 Nov 2023 12:08

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