Modeling of State-to-State Oxygen Kinetics behind Reflected Shock Waves

Standard

Modeling of State-to-State Oxygen Kinetics behind Reflected Shock Waves. / Кравченко, Денис Сергеевич ; Кустова, Елена Владимировна ; Мельник, Максим Юрьевич.

In: Vestnik St. Petersburg University: Mathematics, Vol. 55, No. 3, 08.09.2022, p. 281-289.

Research output: Contribution to journal › Article › peer-review

BibTeX

@article{594e2f5c7f2047a39147ef140b005305,

title = "Modeling of State-to-State Oxygen Kinetics behind Reflected Shock Waves",

abstract = "Исследуется связанная задача газовой динамики, колебательной релаксации и диссоциации при течении кислорода за отражёнными ударными волнами. Использовано приближение детальной поуровневой кинетики, основанное на совместном решении уравнений сохранения импульса и энергии с уравнениями баланса заселённостей колебательных состояний молекул и концентраций атомов кислорода. Рассмотрены условия, реализованные в недавних экспериментах в ударных трубах. Для разных моделей физико–химических процессов проводится сравнение с экспериментальными данными; варьируяпараметры моделей, удаётся добиться удовлетворительного согласия всех газодинамических параметров с результатами измерений. Ключевой особенностью использованногоподхода является учёт частичной колебательно–химической релаксации в промежуткевремени между прохождением прямой и отражённой ударных волн. Отказ от предположения о замороженной релаксации приводит к тому, что отражённая ударная волнараспространяется по колебательно неравновесному газу, что существенно влияет на кинетику и газовую динамику. Учёт частичной релаксации обеспечивает хорошее согласиерассчитанного за фронтом отражённой ударной волны давления с давлением, измеренным в эксперименте. С другой стороны, сравнение с колебательной температурой, вычисленной косвенно по спектроскопическим экспериментальным данным в предположении замороженной релаксации, показывает заметные различия вблизи фронта волны.Сделан вывод о целесообразности усовершенствования методики пересчёта газодинамических параметров с учётом колебательного возбуждения перед фронтом отражённойударной волны.",

keywords = "vibrational relaxation, dissociation, state-to-state kinetics, oxygen, reflected shock wave, dissociation, oxygen, reflected shock wave, state-to-state kinetics, vibrational relaxation",

author = "Кравченко, {Денис Сергеевич} and Кустова, {Елена Владимировна} and Мельник, {Максим Юрьевич}",

note = "Publisher Copyright: {\textcopyright} 2022, Pleiades Publishing, Ltd.",

year = "2022",

month = sep,

day = "8",

doi = "10.1134/S1063454122030104",

language = "English",

volume = "55",

pages = "281--289",

journal = "Vestnik St. Petersburg University: Mathematics",

issn = "1063-4541",

publisher = "Pleiades Publishing",

number = "3",

}

RIS

TY - JOUR

T1 - Modeling of State-to-State Oxygen Kinetics behind Reflected Shock Waves

AU - Кравченко, Денис Сергеевич

AU - Кустова, Елена Владимировна

AU - Мельник, Максим Юрьевич

PY - 2022/9/8

Y1 - 2022/9/8

N2 - Исследуется связанная задача газовой динамики, колебательной релаксации и диссоциации при течении кислорода за отражёнными ударными волнами. Использовано приближение детальной поуровневой кинетики, основанное на совместном решении уравнений сохранения импульса и энергии с уравнениями баланса заселённостей колебательных состояний молекул и концентраций атомов кислорода. Рассмотрены условия, реализованные в недавних экспериментах в ударных трубах. Для разных моделей физико–химических процессов проводится сравнение с экспериментальными данными; варьируяпараметры моделей, удаётся добиться удовлетворительного согласия всех газодинамических параметров с результатами измерений. Ключевой особенностью использованногоподхода является учёт частичной колебательно–химической релаксации в промежуткевремени между прохождением прямой и отражённой ударных волн. Отказ от предположения о замороженной релаксации приводит к тому, что отражённая ударная волнараспространяется по колебательно неравновесному газу, что существенно влияет на кинетику и газовую динамику. Учёт частичной релаксации обеспечивает хорошее согласиерассчитанного за фронтом отражённой ударной волны давления с давлением, измеренным в эксперименте. С другой стороны, сравнение с колебательной температурой, вычисленной косвенно по спектроскопическим экспериментальным данным в предположении замороженной релаксации, показывает заметные различия вблизи фронта волны.Сделан вывод о целесообразности усовершенствования методики пересчёта газодинамических параметров с учётом колебательного возбуждения перед фронтом отражённойударной волны.

AB - Исследуется связанная задача газовой динамики, колебательной релаксации и диссоциации при течении кислорода за отражёнными ударными волнами. Использовано приближение детальной поуровневой кинетики, основанное на совместном решении уравнений сохранения импульса и энергии с уравнениями баланса заселённостей колебательных состояний молекул и концентраций атомов кислорода. Рассмотрены условия, реализованные в недавних экспериментах в ударных трубах. Для разных моделей физико–химических процессов проводится сравнение с экспериментальными данными; варьируяпараметры моделей, удаётся добиться удовлетворительного согласия всех газодинамических параметров с результатами измерений. Ключевой особенностью использованногоподхода является учёт частичной колебательно–химической релаксации в промежуткевремени между прохождением прямой и отражённой ударных волн. Отказ от предположения о замороженной релаксации приводит к тому, что отражённая ударная волнараспространяется по колебательно неравновесному газу, что существенно влияет на кинетику и газовую динамику. Учёт частичной релаксации обеспечивает хорошее согласиерассчитанного за фронтом отражённой ударной волны давления с давлением, измеренным в эксперименте. С другой стороны, сравнение с колебательной температурой, вычисленной косвенно по спектроскопическим экспериментальным данным в предположении замороженной релаксации, показывает заметные различия вблизи фронта волны.Сделан вывод о целесообразности усовершенствования методики пересчёта газодинамических параметров с учётом колебательного возбуждения перед фронтом отражённойударной волны.

KW - vibrational relaxation

KW - dissociation

KW - state-to-state kinetics

KW - oxygen

KW - reflected shock wave

KW - dissociation

KW - oxygen

KW - reflected shock wave

KW - state-to-state kinetics

KW - vibrational relaxation

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85138025727&partnerID=8YFLogxK

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/bece6dc1-8024-3d46-8399-981c188acec0/

U2 - 10.1134/S1063454122030104

DO - 10.1134/S1063454122030104

M3 - Article

VL - 55

SP - 281

EP - 289

JO - Vestnik St. Petersburg University: Mathematics

JF - Vestnik St. Petersburg University: Mathematics

SN - 1063-4541

IS - 3

ER -

ID: 99519781