Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Неравновесное излучение воздуха за сильными ударными волнами

Автор: Кирилл Александрович Прутько (ФГУП ЦНИИмаш) kirillkame@narod.ru

Рассматривается задача о расчете структуры ударного слоя при входе ЛА со второй космической скоростью U ~ 11 км/с с учетом ионизации и излучения. Поскольку при таких больших скоростях воздух в скачке уплотнения нагревается до температур 50000 – 60000 K, для упрощения задачи газ за фронтом волны принимается полностью диссоциированым и состоящим из атомов кислорода и азота, находящихся в основных электронных состояниях. Выбраны константы скоростей реакции для радиационно-столкновительной модели, с помощью которой была рассчитана неравновесная кинетика воздуха. Совместно с системой дифференциальных уравнений кинетики (порядка 100 уравнений для различных электронных состояний) решаются уравнения газодинамики для расчета параметров воздуха. По полученным распределениям заселенностей возбужденных состояний решается уравнение переноса излучения. В излучении учитываются тормозное излучение, фотоионизации и линейчатое излучение. Линейчатое излучение рассчитывается с учетом уширения линий для 500 основных переходов (в целом 2000 линий по всему спектру). После расчета переноса излучения, полученные результаты включаются в уравнения кинетики в качестве источников, и неравновесная кинетика рассчитывается с учетом пришедшего излучения. Такие операции проводятся до сходимости газодинамических параметров. Проводится сравнение результатов с экспериментальными данными и расчетами других авторов (рис. 1).