Неравновесная колебательная и химическая кинетика в потоках воздуха в соплах

Ekaterina A. Nagnibeda; Ksenia V. Papina

Authors

Ekaterina A. Nagnibeda
Ksenia V. Papina

Abstract

Численно исследуются неравновесные течения пятикомпонентного воздуха N2/O2/NO/N/O в соплах на основе поуровневого описания. Учитываются химические реакции обмена атомами, диссоциация, рекомбинация и переходы колебательной энергии молекул. Показано формирование неравновесных небольцмановских распределений с образованием платообразного участка на средних уровнях. Изучено влияние моделей реакций обмена, условий в критическом сечении и формы профиля на колебательные распределения и макропараметры течения. Проведено сравнение с результатами, полученными в однотемпературном приближении.

Downloads

References

1. Shizgal B.D., Lordet F. Vibrational nonequilibrium in a supersonic expansion with reactions Application to O2 - O // Chemical Physics. 1996. Vol. 104, N 10. P. 3579-3597.

2. Kustova E.V., Nagnibeda E.A., Alexandrova T.Yu. et al. On the non-equilibrium kinetics and heat transfer in nozzle flows // Chemical Physics. 2002. Vol. 276, N 2. P. 139-154.

3. Guy A., Bourdon A., Perrin M.Y. Consistent multi-internal-temperatures models for nonequilibrium nozzle flows // Chemical Physics. 2013. Vol. 420. P. 15-24.

4. Colonna G., Tuttafesta M., Capitelli M., Giordano D. NO formation in one dimensional nozzle air flow with state-to-state non-equilibrium vibrational kinetics // AIAA paper. 1998. P. 1998-2951.

5. Capitelli M., Colonna G., Kustova E., Nagnibeda E. State-to-state kinetics and transport properties in supersonic air nozzle flows // Fourth Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles. 2002. Vol. 487. P. 137-143.

6. Park C. Thermochemical relaxation in shock tunnels // Journal of thermophysics and heat transfer. 2006. Vol. 20, N 4. P. 689-698.

7. Bazilevich S. S, Sinitsyn K.A., Nagnibeda E.A. Non-equilibrium Flows of Reacting Air Components in Nozzles // AIP Conference Proceedings. 2009. Vol. 1084, N 1. P. 843-848.

8. Capitelli M., Celiberto R., Colonna G., Esposito F., Gorse C., Hassouni K. Longo S. Fundamental aspects of plasma chemical physics: Kinetics. Springer Science & Business Media, 2016. Vol. 85. 318 p.

9. Park C., Lee S.H. Validation of multitemperature nozzle flow code // Journal of thermophysics and heat transfer. 1995. Vol. 9, N 1. P. 9-16.

10. Чёрный Г.Г., Лосев С.А. Физико-химические процессы в газовой динамике. Справочник. Изд. МГУ, 1995. Т. 1. С. 312-313.

11. Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965. 484 с.

12. Нагнибеда Е.А., Кустова Е.В. Кинетическая теория процессов переноса и релаксации в потоках неравновесных реагирующих газов. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2003. 270 с.

13. Kunova O., Nagnibeda E. On the influence of state-to-state distributions on exchange reaction rates in shock heated air flows // Chemical Physics Letters. 2015. Vol. 625. P. 121-127.

14. Kunova O.V., Nagnibeda E.A. State-to-state description of reacting air flows behind shock waves // Chemical Physics. 2014. Vol. 441. P. 66-76.

15. Kunova O., Nagnibeda E. On the influence of state-resolved rates of Zeldovich reactions on shock heated air flow parameters // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 815, N 1. P. 012009.

16. Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. 512 с.

17. Marrone P., Treanor C. Chemical relaxation with preferential dissociation from excited vibrational levels // Physics of Fluids. 1963. Vol. 6, N 9. P. 1215-1221.

18. Rouzaud O., Zlukhtov S., Egorov I. et al. Numerical, analytical and experimental investigation of convective and radiative heating of a martian descent module // Proceedings of the International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry. Part II. 30 September - 1 October 2004. Porquerolles, France. May 2005. P. 93-98.

19. Мудров А. Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МПРАСКО, 1991. 272 с.