ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Неравновесные течения газовых смесей из "Кинетика и механизм химических реакций в диссоциирующем теплоносителе - четырехокси азота " За последнее время было выполнено большое количество расчетно-теоретических работ, посвященных исследованию влияния кинетики химических реакций [299— 347], колебательной релаксации [348—357], электронноионной рекомбинации [358—363] на параметры высокотемпературных газовых потоков. Появился ряд монографий [262, 364—367], в которых рассмотрены основные особенности газовых течений при наличии релаксационных явлений. Интерес к неравновесным течениям в значительной мере обусловлен развитием ракетной техники, исследованиями в аэродинамических экспериментальных установках и МГД-генераторах. [c.118] МГД-генераторах обусловливает значительное возрастание проводимости газа. В АЭС с реагирующим теплоносителем отклонение от состояния термохимического равновесия может вызвать недопустимый перегрев активной зоны ядерного реактора. Важной областью, связанной с неравновесными процессами, является также исследование процессов расширения газа при обтекании тел, движущихся с высокими скоростями на больших высотах. Можно привести и другие примеры течений, для которых имеет существенное значение учет кинетики релаксационных процессов. [c.119] Логан [300] использовал аналогичный метод для исследования влияния рекомбинации атомов на параметры течения в гиперзвуковой аэродинамической трубе. Им было предсказано значительное отклонение от состояния термохимического равновесия в соплах гиперзвуковых аэродинамических труб, имеющих высокую скорость охлаждения. [c.119] Детальные расчеты неравновесных течений в сверхзвуковых соплах [306—309, 311—317, 320, 335—338, 348—355, 358—360] подтвердили выводы авторов работ [299, 300]. [c.119] Расчет неравновесных потоков представляет достаточно сложную задачу, так как требует совместного решения уравнений газодинамики, термодинамики и кинетики релаксационных процессов. По этой причине при рассмотрении неравновесных явлений часто ограничиваются случаем одномерного стационарного течения идеально-газовой смеси. Обычно не учитывают вязкость, теплопроводность и диффузию. Процессы внутреннего переноса у стенки каналов исследуют обычно в приближении пограничного слоя, полагая при этом, что роль пограничного слоя сводится к уменьшению поперечного сечения канала. Методы расчета пограничного слоя при наличии химических реакций изложены в работах [368—373]. [c.119] Необходимость значительного уменьшения шага в областях, близких к равновесным, не связана с какой-либо физической особенностью течения, а возникает из-за применяемых разностных схем. [c.120] Позднее была выдвинута модификация модели внезапного замораживания — так называемая модель равновесной рекомбинации [358—360]. В соответствии с ней область замороженного течения заменяется областью, в которой рассматривается только процесс рекомбинации. Модель равновесной рекомбинации дает хорошие результаты при расчете неравновесных течений газовых смесей с компонентами, концентрации которых стремятся к нулю далеко вниз по потоку. Ченг и Ли [376] показали, что в случае течения газа со значительной степенью диссоциации имеется достаточно обширная переходная область от течения почти равновесного к течению с ойределяющей ролью процессов рекомбинации. Область перехода можно разделить на две зоны. Зона течения, примыкающая к равновесной области течения, характеризуется небольшим отклонением от состояния равновесия. За ней следует узкая зона перехода в область рекомбинации. В случае течения с незначительной степенью диссоциации, по данным авторов работы [376], переходная область имеет небольшие размеры. [c.122] При расчете неравновесных течений в области параметров с достаточно большими значениями характерных времен релаксационных процессов оказывается возможным также и прямое интегрирование с использованием стандартных методов, например метода Рунге — Кутта и т.п. [326, 327, 377, 378]. [c.123] Экспериментальная проверка теоретических результатов, установленных при анализе неравновесных течений, осуществлена рядом исследователей [41, 42, 377— 381]. Полученные ими данные подтвердили результаты численного исследования неравновесных потоков газовых смесей. Отклонение от состояния термохимического равновесия впервые было установлено в работе Вегенера [41], изучавшего расширение четырехокиси азота в сверхзвуковом сопле. [c.123] Зонарс [377] исследовал течение высокотемпературного воздуха в профилированном сопле е диаметром среза 241 мм. Были осуществлены три различных режима течения почти равновесный, неравновесный и почти замороженный. Результаты экспериментальных исследований Зонарса очень хорошо согласуются с теоретическими данными, полученными им на основании одномерной теории. [c.123] Вернуться к основной статье