Научный отчет № 3359

Название

Приближенные формулы для коэффициентов молекулярного переноса диссоциированного и ионизированного воздуха и их применение в задачах гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена.

Авторы

Василевский С.А., Жлуктов С.В., Соколова И.А., Тирский Г.А.

Аннотация

Приведен обзор экспериментальных и расчетных данных по переносным свойствам азота и воздуха и методик расчетов интегралов столкновений компонентов диссоциированного и ионизованного воздуха. Проведен анализ влияния существующего разброса в потенциалах взаимодействия нейтральных компонентов и сечений резонансного обмена ион - атом на точность вычисления коэффициентов вязкости, эффективной, теплопроводности и эффективного числа Прандтля диссоциированного и ионизованного воздуха. По наиболее обоснованным данным межмолекулярных взаимодействий, потенциалам, сечениям и интегралам столкновений, проведен расчет во втором и третьем приближениях разложения по полиномам Сонина коэффициентов вязкости и теплопроводности, соответственно, и числа Прандтля воздуха в диапазонах Т = 400-30000 К и Р = 1,013 10¹-1,013 10⁷ Па. Для практических расчетов коэффициентов вязкости и теплопроводности выведены из точных формул кинетической теории газов простые аппроксимационные формулы, представляющие собой аналитические выражения, переходящие в пределе полной ионизации в асимптотические формулы Спитцера и обеспечивающие точность расчетов в области промежуточных и низких температур в диапазоне давлений 1,0 10²-1,0 10⁶ Па не хуже 1-5%. С использованием приведенных данных по коэффициентам переноса выполнены численные расчеты задачи сверхзвукового обтекания сферы химически и ионизационно равновесным воздухом в рамках решения полных уравнений вязкого ударного слоя. Обнаружено, что неопределенность в определении коэффициентов переноса уменьшается при вычислении конвективного потока тепла к телу примерно в 5-10 раз. Рассчитанные значения теплового потока достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными и расчетами других авторов.

Год публикации

1986 г.

Объём

200 с.

Научный руководитель

Тирский Г.А.

Ключевые слова

коэффициенты вязкости, теплопроводности для смеси газов, интегралы столкновений, потенциалы взаимодействия, химически равновесные течения, эффективные коэффициенты переноса, вязкий ударный слой, ионизованный воздух, конвективный поток тепла.