phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Educationphmath-380Research ArticleРАЗДЕЛ II. ФИЗИКАSECTION II. PHYSICSМНОГОТЕМПЕРАТУРНАЯ КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА В ВОЗДУХЕ ЗА УДАРНЫМИ ВОЛНАМИMULTITEMPERATURE VIBRATIONAL AND CHEMICAL KINETICS IN AIR FLOWS BEHIND SHOCK WAVESШарафутдиновИльдар ЗакировичSharafutdinovI. .shiaz@yandex.ruСанкт - Петербургский государственный университетРоссияSaint Petersburg state universityRussian Federation201420012023048093Copyright © Шарафутдинов И.З., 20232023Шарафутдинов И.З.Sharafutdinov I...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/380

В статье изучаются течения пятикомпонентной воздушной смеси (N2/O2/NO/N/O) за ударными волнами на основе трехтемпературного и однотемпературного описания колебательной и химической кинетики. Показано влияние колебательной неравновесности молекул азота и кислорода на скорости обменных реакций Зельдовича и параметры течения в релаксационной зоне за ударной волной при разных числах Маха в набегающем потоке.

In this paper chemical and vibrational relaxation of the five component air mixture behind shock waves is studied numerically on the basis of the three-temperature and one-temperature kinetic theory approaches. The influence of vibrational nonequilibrium as well as anharmonicity effects on the rates of exchange chemical reactions and macroscopic flow parameters in relaxation zone behind shock waves is estimated for different Mach numbers.

колебательная и химическая кинетикаударная волнатрехтемпературное приближениеобменные химические реакциипятикомпонентная воздушная смесьvibrational and chemical kineticsshock wavethree-temperature approachexchange chemical reactionsfive components air mixtureReferencesСтупоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965. 484 с.Ступоченко Е.В., Лосев С.А., Осипов А.И. Релаксационные процессы в ударных волнах. М.: Наука, 1965. 484 с.R. Brun (Ed.), High Temperature Phenomena in Shock Waves, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012. 337 p.R. Brun (Ed.), High Temperature Phenomena in Shock Waves, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2012. 337 p.Физико-химические процессы в газовой динамике / под редакцией Черного Г.Г. и Лосева С.А. / М.:Науч. мир. 1995. Т. 1., 2002. Т. 2.Физико-химические процессы в газовой динамике / под редакцией Черного Г.Г. и Лосева С.А. / М.:Науч. мир. 1995. Т. 1., 2002. Т. 2.Нагнибеда Е.А., Кустова Е.В. Кинетическая теория процессов переноса и релаксации в потоках неравновесных реагирующих газов. СПб.: Изд-во СПб ун-та, 2003 272 с.Нагнибеда Е.А., Кустова Е.В. Кинетическая теория процессов переноса и релаксации в потоках неравновесных реагирующих газов. СПб.: Изд-во СПб ун-та, 2003 272 с.Kunova O.V., Nagnibeda E.A. State-to-state description of reacting air flows behind shock waves // Chemical Physics, 2014. Vol. 441, pp. 66-76Kunova O.V., Nagnibeda E.A. State-to-state description of reacting air flows behind shock waves // Chemical Physics, 2014. Vol. 441, pp. 66-76Chikhaoui A., Dudon J.P., Geneys S., Kustova E.V., Nagnibeda E.A. Multitemperature kinetic model for heat transfer in reacting gas mixture // Phys. Fluids. 2000. Vol.12. № 1. pp. 220 - 230.Chikhaoui A., Dudon J.P., Geneys S., Kustova E.V., Nagnibeda E.A. Multitemperature kinetic model for heat transfer in reacting gas mixture // Phys. Fluids. 2000. Vol.12. № 1. pp. 220 - 230.Kunova O.V., Nagnibeda E.A., Sharafutdinov I.Z. Vibrational-chemical coupling in air flows behind shock waves // 21st International Shock Interaction Symposium. Book of Proceedings. 2014. pp. 179-184Kunova O.V., Nagnibeda E.A., Sharafutdinov I.Z. Vibrational-chemical coupling in air flows behind shock waves // 21st International Shock Interaction Symposium. Book of Proceedings. 2014. pp. 179-184Bourdon A., Annaloro J., Bultel A., Capitelli M., Colonna G., Guy A., Magin T.E., Munafó A., Perrin M.Y. and Pietanza L.D. Reduction of State-to-State to Macroscopic Models for Hypersonics // The Open Plasma Physics Journal, 2014, № 7. pp. 60 - 75.Bourdon A., Annaloro J., Bultel A., Capitelli M., Colonna G., Guy A., Magin T.E., Munafó A., Perrin M.Y. and Pietanza L.D. Reduction of State-to-State to Macroscopic Models for Hypersonics // The Open Plasma Physics Journal, 2014, № 7. pp. 60 - 75.Colonna G., Armenise I., Bruno D., Capitelli M. Reduction of state-to-state kinetics to macroscopic models in hypersonic flows // Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 20, N 3, 2006, pp. 477 - 486.Colonna G., Armenise I., Bruno D., Capitelli M. Reduction of state-to-state kinetics to macroscopic models in hypersonic flows // Journal of Thermophysics and Heat Transfer, Vol. 20, N 3, 2006, pp. 477 - 486.Colonna G., Pietanza L.D., Capitelli M. Reduced two-level approach for air kinetics in recombination regime // AIP Conference Proceedings, Vol. 1333, N 1, 2011, pp. 1365 - 1370.Colonna G., Pietanza L.D., Capitelli M. Reduced two-level approach for air kinetics in recombination regime // AIP Conference Proceedings, Vol. 1333, N 1, 2011, pp. 1365 - 1370.Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. 512 с.Гордиец Б.Ф., Осипов А.И., Шелепин Л.А. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1980. 512 с.Treanor C.E., Rich J.W., Rehm R.G. Vibrational relaxation of anharmonic oscillators with exchange dominated collisions. // J. Chem. Phys. 1968. Vol. 48. pp. 1798 - 1807.Treanor C.E., Rich J.W., Rehm R.G. Vibrational relaxation of anharmonic oscillators with exchange dominated collisions. // J. Chem. Phys. 1968. Vol. 48. pp. 1798 - 1807.Герцберг Г. Спектры и строение двухатомных молекул. М.: Изд-во иностр. лит., 1949. 403 с.Герцберг Г. Спектры и строение двухатомных молекул. М.: Изд-во иностр. лит., 1949. 403 с.Capitelli M., Armenise I., Gorse C. State -to-state approach in the kinetics of air components under re-entry conditions. J. Thermophys. Heat Transfer. 1997. Vol. 11. N 4. pp. 570 - 578.Capitelli M., Armenise I., Gorse C. State -to-state approach in the kinetics of air components under re-entry conditions. J. Thermophys. Heat Transfer. 1997. Vol. 11. N 4. pp. 570 - 578.Capitelli M., Ferreira C.M., Gordiets B.F., Osipov A.I. Plasma kinetics in atmospheric gases. Berlin: Springer-Verlag, 2000Capitelli M., Ferreira C.M., Gordiets B.F., Osipov A.I. Plasma kinetics in atmospheric gases. Berlin: Springer-Verlag, 2000Test Case 2: Definition of shock tunnel test cases for gas radiation prediction in a planetary atmosphere, in: Proceedings of the International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry, Part II. Porquerolles, France (ESA SP-583, April 2004), p. 139Test Case 2: Definition of shock tunnel test cases for gas radiation prediction in a planetary atmosphere, in: Proceedings of the International Workshop on Radiation of High Temperature Gases in Atmospheric Entry, Part II. Porquerolles, France (ESA SP-583, April 2004), p. 139Warnatz J., Riedel U., Schmidt R. Different levels of air dissociation chemistry and its coupling with flow models. In: Advanced in Hypersonic Flows, Vol.2: Modeling Hypersonic Flows. Birkhäuser, Boston, 1992. pp. 67 - 103.Warnatz J., Riedel U., Schmidt R. Different levels of air dissociation chemistry and its coupling with flow models. In: Advanced in Hypersonic Flows, Vol.2: Modeling Hypersonic Flows. Birkhäuser, Boston, 1992. pp. 67 - 103.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.