Rotational energy relaxation time of vibrationally excited molecules

Abstract

В работе изучается влияние колебательного уровня молекулы на время релаксации вращательной энергии в приближении поуровневой кинетики. Вращательные уровни молекул описываются моделью нежесткого ротатора; взаимодействие молекул описывается моделью переменной мягкой сферы. По этой модели рассчитываются сечения столкновений N2-N, O2-O, NO-O для разных колебательных и вращательных уровней молекул. Методами кинетической теории неравновесных процессов вводится время релаксации вращательной энергии для каждого колебательного уровня. В широком диапазоне температур проводится численный расчет времен релаксации и сравнение с временем релаксации, полученным по известной формуле Паркера. Анализируется влияние различных многоквантовых вращательных переходов на точность расчета времени вращательной релаксации; показана сходимость решения при увеличении максимально возможного числа квантов, переданных при переходе. Установлено, что колебательное состояние молекулы заметно влияет на время релаксации вращательной энергии в поуровневом приближении; при расчете поуровневых коэффициентов переноса применение формулы Паркера может приводить к заметной ошибке. В однотемпературном приближении при умеренных температурах формула Паркера дает удовлетворительное согласие с результатами, полученными при усреднении поуровневых времен релаксации с распределением Больцмана по колебательной энергии.