The study of ignition of flammable mixtures by a microwave discharge is of interest for the design of propulsion systems with increased reliability and possibility of the use of lean fuel/air mixtures. A mathematical model for estimating plasma heating and conversion caused by a microwave subcritical streamer discharge is developed. Pressure of the medium is 13.3 kPa, temperature is 300 K. Plasma is created by microwave discharge with flat mirror and initiator (thin antenna). The initiator is hollow, fuel mixture (propane/air) is pumped through it to the exterior medium. Power of microwave radiation is 1.5 kW. Air flows around the initiator with velocity varying from 11 to 500 m/s. The plasma region and its conductivity are set based on experimental statistics, this is a key feature that reduces the consumption of computing resources. The mathematical model consists of three main stages. At the first stage, the Boltzmann equation for the electron gas in unperturbed medium is solved. At the second stage, the Helmholtz equations and plasma domain are considered for microwave system under study. At the third stage, the Navier–Stokes and transport equations with external heat power and additional plasma reactions for a compressible medium are solved. The results of numerical calculations are compared with the data of a physical experiment. The proposed model gives approximate estimations of discharge parameters and flow quantities, while the requirements for computational resources and time are significantly reduced in comparison to traditional models.

通过微波放电对可燃混合物进行点火的研究对于设计具有更高可靠性和使用贫燃料/空气混合物的可能性的推进系统具有重要意义。建立了用于估计由微波亚临界流光放电引起的等离子体加热和转化的数学模型。介质压力为 13.3 kPa，温度为 300 K。等离子体由平面镜和引发器（薄天线）的微波放电产生。引发器是中空的，燃料混合物（丙烷/空气）通过它被泵送到外部介质中。微波辐射功率为 1.5 kW。空气以 11 至 500 m/s 的速度在引发剂周围流动。等离子体区域及其电导率是根据实验统计设置的，这是减少计算资源消耗的关键特征。数学模型包括三个主要阶段。在第一阶段，求解未扰动介质中电子气的玻尔兹曼方程。在第二阶段，研究中的微波系统考虑亥姆霍兹方程和等离子体域。在第三阶段，求解具有外部热功率和可压缩介质附加等离子体反应的 Navier-Stokes 和输运方程。将数值计算的结果与物理实验的数据进行比较。所提出的模型给出了排放参数和流量的近似估计，而与传统模型相比，对计算资源和时间的要求显着降低。求解未扰动介质中电子气的玻尔兹曼方程。在第二阶段，研究中的微波系统考虑亥姆霍兹方程和等离子体域。在第三阶段，求解具有外部热功率和可压缩介质附加等离子体反应的 Navier-Stokes 和输运方程。将数值计算的结果与物理实验的数据进行比较。所提出的模型给出了排放参数和流量的近似估计，而与传统模型相比，对计算资源和时间的要求显着降低。求解未扰动介质中电子气的玻尔兹曼方程。在第二阶段，研究中的微波系统考虑亥姆霍兹方程和等离子体域。在第三阶段，求解具有外部热功率和可压缩介质附加等离子体反应的 Navier-Stokes 和输运方程。将数值计算的结果与物理实验的数据进行比较。所提出的模型给出了排放参数和流量的近似估计，而与传统模型相比，对计算资源和时间的要求显着降低。求解具有外部热功率和可压缩介质的附加等离子体反应的 Navier-Stokes 和输运方程。将数值计算的结果与物理实验的数据进行比较。所提出的模型给出了排放参数和流量的近似估计，而与传统模型相比，对计算资源和时间的要求显着降低。求解具有外部热功率和可压缩介质的附加等离子体反应的 Navier-Stokes 和输运方程。将数值计算的结果与物理实验的数据进行比较。所提出的模型给出了排放参数和流量的近似估计，而与传统模型相比，对计算资源和时间的要求显着降低。