ВЛИЯНИЕ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ РЕЛАКСАЦИИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ МОЛЕКУЛ ГАЗОВОЙ СМЕСИ В ЗОНЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОЙ НЕРАВНОВЕСНОСТИ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

摘要

Для учета вращательной релаксации двухатомных молекул при расчете течений газа через фронт ударной волны был модифицирован метод Монте-Карло нестационарного статистического моделирования с весовыми множителями. При этом двухатомные молекулы одного сорта, находящиеся в различных вращательных состояниях;, рассматривались как разные компоненты смеси и изменение у считалось химическим превращением. Задание достаточного числа j и отражающего реальность сечения вращательного перехода позволило учитывать квантовомеханическую сторону процесса вращательной релаксации. Результаты проведенного моделирования ударной волны в N_2 были в удовлетворительном соответствии с экспериментальными данными. Моделирование смеси He, O_2 и Xe с отношением мольных концентраций 200 : 1 : 1 при числе Маха ударной волны M = 4 показало, что распределение по относительным скоростям g пар, состоящих из одной молекулы O_2 и одной молекулы Xe, более значительно, чем другие подобные распределения, превышает во фронте его равновесные значения за волной при больших значениях g. Так, для температуры смеси перед волной 293 К при g, соответствующей порогу диссоциации O_2, максимальная вдоль по потоку величина этого сверхравновесного превышения для ряда несколько различных моделей вращательной релаксации изменялась от 4·10~4 до 3·10~5. Это всего на порядок-полтора меньше, чем при моделировании без учета вращательной релаксации O_2.