Mehrtemperatur Gasphasenmodellierung



Das Luftplasma wird durch ein 11-Komponenten-Modell (N2, O2, NO, N, O, N2+, O2+, NO+, N+, O+, e-) beschrieben, wie es für teilionisierte Strömungen verwendet werden kann. Weiterhin werden 6 Temperaturen für die Translationsenergie und die inneren Energien der Moleküle berücksichtigt (T, Trot, Tvib,N2, Tvib,O2, Tvib,NO, Te) für die jeweils eine separate Energiegleichung gelöst wird. Um die wesentlichen thermo-chemischen Relaxationsprozesse in der Gasphase berücksichtigen zu können, sind verschiedene Modelle entwickelt und in den Code implementiert worden.


Chemieratenmodellierung

Das von Knab entwickelte CVCV-Modell (Coupled Vibration-Chemistry-Vibration) beschreibt konsistent sowohl die chemischen Reaktionsraten für Strömungen im thermischen Nichtgleichgewicht, als auch die mittleren vibratorischen und rotatorischen Energien, die in einer Reaktion umgesetzt werden. Somit kann auch der Einfluß chemischer Reaktionen auf den Grad des thermischen Nichtgleichgewichts berücksichtigt werden. Das Modell basiert auf zustandsselektierten Raten, also Raten für einen bestimmten vibratorischen und rotatorischen Quantenzustand des Ausgansmoleküls. Das CVCV-Modell ist für alle hier vorkommenden Reaktionstypen (Dissoziationsreaktion, Austauschreaktionen und assoziativen Ionisationsreaktionen) anwendbar und wurde mit Hilfe von quasiklassischen Trajektorienrechnungen umfangreich validiert.


Transportkoeffizienten

Die viskosen Flüsse werden mit Hilfe von Transportkoeffizienten erster Ordnung von Chapman und Cowling berechnet. Die Kollisionsintegrale von Gupta wurden überarbeitet und durch neuere Werte aus der Literatur ergänzt. Die Transportkoeffizienten können in einem Temperaturbereich von 250 - 30.000 K eingesetzt werden.


Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Sebastian Kanne
Institut für Raumfahrtsysteme
Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 31
D-70550 Stuttgart
Tel.: (+49) 711 685-2377
E-mail: kanne@irs.uni-stuttgart.de

und

Dipl.-Ing. Markus Fertig
Institut für Raumfahrtsysteme
Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 31
D-70550 Stuttgart
Tel.: (+49) 711 685-2377
E-mail: fertig@irs.uni-stuttgart.de


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