Диссоциация и колебательная релаксация в пространственно однородной смеси CO2/CO/O

Alyona A.  Kosareva; Ekaterina A. Nagnibeda

Authors

Alyona A. Kosareva
Ekaterina A. Nagnibeda

Abstract

Vibrational relaxation and dissociation of CO2 molecules is studied in a spatially homogeneous mixture CO2/CO/O. Equations for macroscopic parameters based on three-temperature, two-temperature and one-temperature vibrational distributions are solved numerically for diﬀerent initial conditions. The inﬂuence of kinetic models on the gas temperature variation, mixture composition and dissociation rate is studied. The comparison of the results obtained with the use of two analytical approximations for the vibrational relaxation time is discussed. The impact of initial excitation of the combined symmetric-bending and asymmetric modes on the gas temperature and dissociation rate is also studied in the paper. CO2 dissociation is found to proceed much faster in the case of strongly initially excited the combined mode compared to the case of initial excitation of the asymmetric mode. The results obtained may be helpful for the choice of an appropriate kinetic model for numerical ﬂow simulations of mixtures containing CO2 molecules. Refs 16. Figs 6.

Downloads

Download data is not yet available.

References

1. Park C., Howe J., Howe R., Jaﬀe R., Candler G. Review of chemical-kinetic problems of future NASA missions // J. Thermophys. Heat Transfer. Vol. 8, N 1. 1994. P. 9-23.

2. Шевелев Ю.Д., Сызранова Н.Г. Влияние различных моделей химической кинетики на сверхзвуковое обтекание затупленных тел потоком углекислого газа // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2007. Т. 5. URL: http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2007-12-17-001.pdf (дата обращения: 20.06.2016).

3. Taylor R.L., Bitterman S. Survey of vibrational relaxation data for processes important in the CO2 - N2 laser systems // Rev. Mod. Phys. 1969. Vol. 41, N 1. P. 26-47.

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

5. Ликальтер А.А. Лазер на переходах между уровнями спаренных мод CO2 // Квант. электрон. 1975. Т. 2, №1. С. 2399-2402.

6. Brun R. Transport properties in reactive gas ﬂows // AIAA. 1988. P. 88-2655.

7. Ликальтер А.А. О колебательном распределении многоатомных молекул // ПМТФ. 1976. Т. 4. P. 3-10.

8. Kustova E., Nagnibeda E. Nonequilibrium distributions in CO2 and their inﬂuence on the transport and thermodynamic properties // Rareﬁed Gas Dynamics / ed. R. Brun. 1999. Vol. 2. P. 289-296.

9. Kustova E.V., Nagnibeda E.A. On a correct description of a multitemperature dissociating CO2 ﬂow // Chem. Phys. 2006. Vol. 321. P. 293-310.

10. Кустова Е.В., Нагнибеда Е.А. Кинетическое описание неравновесной реагирующей смеси CO2/CO/C/O/O2 в пятитемпературном приближении // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия. 2010. Вып. 2. C. 19-30.

11. Кожапенко А.М., Кустова Е.В. Пространственно однородная колебательная релаксация CO2 в четырехтемпературном приближении // Вестник С-Петерб. ун-та. Сер. 1. Математика. Механика. Астрономия. 2007. Вып. 4. С. 13-21.

12. Кустова Е.В., Нагнибеда Е.А., Шевелев Ю.Д., Сызранова Н.Г. Неравновесная кинетика и процессы переноса при сверхзвуковом обтекании тел потоком углекислого газа // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2008. Т. 6. С. 139-164.

13. Kustova E., Nagnibeda E., Shevelev Y., Syzranova N. Diﬀerent models for CO2 ﬂows in a shock layer // Shock Waves. 2011. Vol. 21, N 3. P. 273-287.

14. Armenise I., Kustova E. State-to-state models for CO2 molecules: from the theory to an application to hypersonic boundary layers // Chem. Phys. 2013. Vol. 415. P. 269-281.

15. Abbasov M.A., Kozhapenko A.M., Kustova E.V., Puzyreva L.A., Chikhaoui A. Self-consistent and simpliﬁed descriptions of vibrational non-equilibrium CO2 ﬂows // AIP Conference Proceedings. 2008. Vol. 1084, issue 1. P. 837.

16. Losev S.A., Kozlov P.V., Kuznezova L.A., Makarov V.N., Romanenko Yu.V., Surzhikov S.T., Zalogin G.N. Radiation of CO2-N2-Ar mixture in a shock wave: experiment and modeling // Proceedings of the Third European Symposium on Aerothermodynamics for Space Vehicles ESTEC, Noordwiik. ESA SP-426.1998. P. 437-444.