Ускорение микрочастиц в газодинамической установке с большим расширением потока

Высокоэнтальпийные аэродинамические установки, помимо достижения традиционной цели (создания высокоскоростного равномерного потока с однородным поперечным распределением параметров), могут использоваться в качестве устройств, ускоряющих микрочастицы для реализации современных технологических процессов (например, обработки поверхностей твердых тел). Разгон частиц до больших скоростей сопровождается падением плотности несущего газа и его глубоким охлаждением. В настоящей работе построена физико-математическая модель двухфазного потока, учитывающая сильную температурную зависимость теплофизических свойств материала диспергированной фазы (коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости — согласно теории Дебая), а также возможность обтекания частиц при произвольных значениях числа Кнудсена (от континуального режима обтекания до свободномолекулярного). Приведены результаты численного исследования при значениях параметров, характерных для типичной высокоскоростной аэрогазодинамической установки и ускоряемых в ней диэлектрических микрочастиц. В качестве примеров рассмотрены случаи двух материалов частиц различного размера.