НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Эффект частоты искрового разряда при воздействии на пленку воды вблизи выходного отверстия форсунки

СПИСОК АВТОРОВ:
Савельев А.С., Куликов Ю.М., Панов В.А.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Савельев Андрей Сергеевич, Куликов Юрий Матвеевич, Панов Владислав Александрович

DOI:
https://doi.org/10.33849/2025201

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
21 августа 2025 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
18

ГОД:
2025

СТРАНИЦЫ:
4-8

РУБРИКА:
Низкотемпературная плазма

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
спрей-разряд, форсунка, искровой разряд, капли, вода, конус распыла

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
537.52

АННОТАЦИЯ:
Исследовано влияние частоты следования импульсов искрового разряда, инициируемого вблизи выходного отверстия вихревой форсунки, на угол раскрытия факела распыла, граница которого представляет собой поверхность конуса. Показано, что инициирование разряда на оси форсунки между выходным отверстием и внешним электродом, расположенным на расстоянии 2~мм ниже по потоку, приводит к увеличению угла раскрытия за счет воздействия волнами сжатия. Длительность импульса искрового разряда~--- порядка 1~мкс, максимальное напряжение в электрической схеме его инициирования~--- 13~кВ. В исследованном диапазоне частот от 100~Гц до 20~кГц обнаружен максимум увеличения полного угла раскрытия факела вблизи выходного отверстия при 10~кГц, составляющий 20$ ^{ circ} $ (с 45$ ^{ circ} $ до 65$ ^{ circ} $,  +45 %), при этом основной рост угла наблюдается в диапазоне 100--3000~Гц. Наблюдаемый эффект наиболее вероятно связан с соотношением между периодом следования импульсов ($ T_1 $) и временем (от момента ее разрушения разрядом) роста пленки жидкости ($ T_2 $) вблизи выходного отверстия форсунки до начала ее распада на лигаменты и капли: при $ T_1  gg T_2 $ эффект искового воздействия выражен слабо, т.к. б '{о}льшую часть времени воздействие волн сжатия на пленку жидкости отсутствует; при $ T_1  sim T_2 $ разряд воздействует на максимальную площадь пленки и всю расходуемую через форсунку жидкость; при $ T_1 < T_2 $ площадь пленки сокращается, но еще возможно увеличение передаваемого импульса давления; при $ T_1  ll T_2 $ пленка жидкости не успевает удлиниться, разряд воздействует только на часть вблизи выходного отверстия, где ее толщина слишком велика для распада.

TITLE:
Effect of spark discharge frequency on water film near nozzle outlet

AUTHORS:
Saveliev A.S, Kulikov Yu.M., Panov V.A.

KEYWORDS:
spray discharge, nozzle, spark discharge, drops, water, spray cone

ABSTRACT:
The effect of the pulse repetition rate of a spark discharge initiated near the outlet of a vortex nozzle on the spray angle, the boundary of which is a cone-shaped surface, was studied.
It was shown that initiating the discharge on the nozzle axis between the outlet and an external electrode located 2 mm downstream leads to an increase in the spray angle due to the action of compression waves.
The spark discharge pulse duration is approximately 1 μs, and the maximum voltage in the electrical circuit activating it is 13 kV.
In the studied frequency range from 100 Hz to 20 kHz, a maximum increase in the total torch opening angle near the outlet was found at 10 kHz, amounting to 20$ ^{\circ} $ (from 45$ ^{\circ} $ to 65$ ^{\circ} $, +45%), with the main increase in the angle observed in the range of 100--3000 Hz.
The observed effect is most likely associated with the relationship between the pulse repetition period ($ T_1 $) and the time (from the moment of its destruction by the discharge) of liquid film growth ($ T_2 $) near the nozzle outlet until the beginning of its disintegration into ligaments and droplets:
at $ T_1 \gg T_2 $ the effect of the discharge action is weakly expressed, since most of the time the effect of compression waves on the liquid film is absent; at $ T_1 \sim T_2 $ the discharge affects the maximum area of ​​the film and all the liquid expelled through the nozzle; at $ T_1 < T_2 $ the area of ​​the film decreases, but an increase in the transmitted pressure pulse is still possible; at $ T_1 \ll T_2 $ the liquid film does not have time to lengthen, the discharge affects only the part near the outlet, where its thickness is too great to disintegrate.