高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析

	高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析
	洪启臻; 王小永; 孙泉华
发表期刊	力学学报
	2019-09-03
页码	14
摘要	高超声速流动在头激波压缩后常处于高温条件下的热化学非平衡状态。本文采用态-态方法和双温度模型计算分析了一维正激波后和高超声速钝体绕流驻点线上的氧气热化学非平衡流动。态-态方法将氧气的每个振动能级当成独立的组分,通过耦合Euler方程或驻点线上的降维Navier-Stokes方程,数值求解得到了高温流动中的精细热化学非平衡状态。而双温度模型假设氧气的振动能级服从Boltzmann分布,通过求解振动能方程得到振动温度。一维正激波后热化学松弛过程的计算结果表明,态-态计算预测的温度分布和氧原子浓度分布较好地吻合了文献中的实验结果,而经典的双温度模型的预测结果误差较大,且不同双温度模型的计算结果比较发散。态-态方法详细地给出了所有振动能级的变化过程。无论是正激波还是脱体激波后的流场,都是高振动能级首先得到激发;但是数密度大的低振动能级先达到热平衡,而高能级分子要经过很长距离后才能达到热平衡。在驻点附近,复合反应生成的氧气分子处于高振动能级,导致高振动能级分子数密度显著高于平衡分布。计算还发现,经典双温度模型的离解反应速率明显偏离态-态计算结果,无法准确体现振动离解耦合效应对离解反应速率的影响,但是Park双温度模型把离解失去的振动能取为0.3～0.5倍分子离解能是比较合理的。
关键词	高温非平衡，振动松弛，态-态计算，驻点线模型
收录类别	EI ; CSCD
语种	中文
项目资助者	国家自然科学基金资助项目（11372325）.
CSCD记录号	CSCD:6631813
论文分区	二类
力学所作者排名	1
引用统计	被引频次：3[CSCD] [CSCD记录]
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/80765
专题	高温气体动力学国家重点实验室
作者单位	*(中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室，北京 100190) +(中国科学院大学工程科学学院，北京 100049)
推荐引用方式 GB/T 7714	洪启臻,王小永,孙泉华. 高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析[J]. 力学学报,2019:14.
APA	洪启臻,王小永,&孙泉华.(2019).高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析.力学学报,14.
MLA	洪启臻,et al."高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析".力学学报 (2019):14.

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