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

Тема: Описание неравновесных процессов в азотной и воздушной плазме с использованием детальных уровневых и модовых моделей

Автор: Илья Николаевич Кадочников (ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова») inkad@ciam.ru

Работа посвящена численному исследованию с использованием новых уровневых и модовых кинетических моделей механики азотной и воздушной плазмы в условиях термической неравновесности: за фронтом сильной ударной волны и в расширяющемся сверхзвуковом потоке.

Построены оригинальные уровневые модели для азотной и воздушной плазмы, описывающие динамику заселённости отдельных колебательных уровней двухатомных молекул как в основном, так и в электронно-возбуждённых состояниях.

С использованием уровневых моделей для азотной и воздушной плазмы проведено численное исследование физико-химических процессов в неравновесном газе за фронтом сильной ударной волны и в расширяющемся сверх-звуковом потоке, и изучены закономерности формирования неравновесных функций распределения по колебательным уровням молекул N2, O2 и NO в различных электронных состояниях.

Показано, что за фронтом сильной ударной волны заселённости колебательных уровней молекул отклоняются от локальных распределений Больцма - на незначительно, а погрешность, возникающая при определении параметров неравновесного газа с использованием модовых моделей, обусловлена в первую очередь неточностью моделей для расчёта факторов неравновесности.

Предложены новые модифицированные модовые модели для азотной и воздушной плазмы, позволяющие описывать изменение состава неравновесного газа, а также газодинамических параметров потока с точностью, близкой к точности детальных уровневых моделей.