Влияние переменного диаметра молекул на коэффициент вязкости в поуровневом приближении

Аннотация

В работе изучается влияние переменного диаметра колебательно возбужденной молекулы на коэффициент сдвиговой вязкости в приближении поуровневой кинетики. Рассматриваются три модели для расчета диаметра молекул: Канга-Кунца, Морзе, Тица-Хуа. По ним рассчитываются диаметры молекул N2, O2, NO для разных колебательно-вращательных состояний. Показывается, что модель Канга-Кунца дает экспоненциальный рост диаметра молекулы для колебательных уровней выше 10, поэтому ее применение целесообразно только при низких температурах. Модели Тица-Хуа и Морзе дают близкие значения диаметров. Показывается также, что вкладом вращательного возбуждения в диаметр рассмотренных молекул можно пренебречь. Для разных значений потенциалов, температур, равновесных и неравновесных колебательных распределений рассчитывается отношение поуровневого коэффициента сдвиговой вязкости к коэффициенту вязкости для газа, состоящего из невозбужденных молекул. Во всех рассмотренных случаях эффект увеличения молекулы с ростом колебательного уровня практически не влияет на вязкость, отклонение не превышает 7%. Таким образом доказывается справедливость предположения о том, что при расчете поуровневых коэффициентов переноса зависимость сечения упругого столкновения от колебательного состояния можно не учитывать. Это позволяет обоснованно применять упрощенные алгоритмы расчета коэффициентов переноса в приближении поуровневой кинетики, заметно сокращающие требования к вычислительным ресурсам при решении задач неравновесной газовой динамики. Библиогр. 16 назв. Ил. 5. Табл. 6.