Научный отчет № 2427

Название

Расчет коэффициентов переноса в многокомпонентной плазме в высших приближениях. Эффект разделения элементов в химически и ионизационно равновесной плазме.

Авторы

Васильевский С.Л., Ефимова Л.Г., Колесников А.Ф., Соколова И.А., Тирский Г.А.

Аннотация

Настоящий отчёт является продолжением работ [1, 2]. С использованием новой более удобной для решения гидродинамических задач формы уравнений переноса массы компонентов и энергии для многокомпонентной смеси газов [1], дающей существенно более простые выражения для коэффициента теплопроводности, термоциффузионных отношений и вводящей в рассмотрение коэффициенты сопротивления вместо многокомпонентных коэффициентов диффузии, дан метод вычисления всех коэффициентов переноса и анализ точности приближений при нахождении их в виде рядов по полиномам Сонина вплоть до четвёртого приближения (учитываются четыре члена ряда при разложении возмущённой функции распределения компонентов по полиномам Сонина). При этом уравнения переноса массы компонентов представлены в любом приближении в форме соотношений Стефана-Максвелла, т.е. в виде, разрешённом относительно векторов диффузионных сил (градиентов концентраций, температуры и давления), через потоки диффузии. Приведённый поток тепла в любом приближении представлен через градиент температуры и потоки диффузии, а не через векторы диффузионных сил, как в [3, 4], что приводит к гораздо более простому выражению для коэффициента теплопроводности и более простой записи слагаемых, дающих диффузионный термоэффект. Для химически равновесных течений введён полный набор эффективных коэффициентов переноса как функций давления, температуры и концентраций элементов в высших приближениях. Для двухэлементной смеси газов в случае химически равновесных течений уравнения переноса массы элементов представлены в виде точных законов Фика, из которых следует, что разделение элементов за счёт разных диффузионных свойств компонентов на порядок вышне, чем за счёт термодиффузии, что приводит к заметному изменению теплового потока к горячей стенке (Тw ≥ 2000⁰К) по сравнению с тепловым потоком, вычисленным в приближении бинарной модели диффузии. На основании обширных расчётов даны рекомендации по учёту высших приближений в коэффициентах переноса.

Год публикации

1980 г.

Объём

215 с.

Научный руководитель

Тирский Г.А.

Ключевые слова

уравнения переноса частично ионизованного многокомпонентного газа, химически и ионизационно равновесные течения, метод расчёта эффективных коэффициентов переноса, эффект разделения элементов.