📄Работа №57983
Тема: Неравновесная колебательная и химическая кинетика в смеси CO2/CO/O и её влияние на макроскопические параметры
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
механика
Объем:
21 листов
Год:
2016
Просмотров:
220
4960
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 3
1 Колебательная и химическая релаксация в
пространственно-однородной смеси CO2/CO/0. 5
1.1 Трехтемпературное приближение. Основные уравнения 5
1.2 Трехтемпературное приближение с учетом обмена энергией молекул CO2 и CO ... 7
1.3 Двухтемпературное приближение 8
1.4 Однотемпературное приближение 9
1.5 Коэффициенты скорости диссоциации и время релаксации 10
1.6 Численный метод 13
1.7 Результаты 14
2 Колебательная и химическая релаксация в
пятикомпонентной смеси CO2/CO/O2/C/O 18
Заключение 20
Список литературы
1 Колебательная и химическая релаксация в
пространственно-однородной смеси CO2/CO/0. 5
1.1 Трехтемпературное приближение. Основные уравнения 5
1.2 Трехтемпературное приближение с учетом обмена энергией молекул CO2 и CO ... 7
1.3 Двухтемпературное приближение 8
1.4 Однотемпературное приближение 9
1.5 Коэффициенты скорости диссоциации и время релаксации 10
1.6 Численный метод 13
1.7 Результаты 14
2 Колебательная и химическая релаксация в
пятикомпонентной смеси CO2/CO/O2/C/O 18
Заключение 20
Список литературы
📖 Введение
В настоящее время исследование колебательной и химической кинетики в смесях, содержащих молекулы углекислого газа, является одной из важных проблем неравновесной газодинамики. Учет влияния неравновесной кинетики на газодинамические параметры таких смесей необходим при моделировании входа гиперзвуковых аппаратов в атмосферу Марса [1], [2], а также процессов, происходящих в активной среде молекулярных лазеров [3], [4], [5], в химических технологиях.
Разработке теоретических моделей неравновесной кинетики в потоках углекислого газа в течение последних нескольких десятилетий уделялось большое внимание. Первые такие модели были основаны на введении одной колебательной температуры для трех типов колебаний молекул CO2[6]. Однако при таком подходе не учитываются важные эффекты взаимодействия между разными модами колебаний, в частности, Фермирезонанс между частотами симметричной и деформационной мод и быстрый обмен колебательными энергиями этих мод. Более строгими являются многотемпературные модели, учитывающие сложную колебательную кинетику молекул углекислого газа [7], [8], [9], [10]. Трехтемпературная модель, разработанная для смесей CO2/CO/O и CO2/O2/CO/C/O, использована при численном моделировании течений в ударном слое около космических аппаратов MRSO и MARS EXPRESS [12], [13]. Детальное поуровневое описание колебательной и химической кинетики в смесях, содержащих молекулы углекислого газа, разработано в [14] и использовано для расчетов течений в пограничном слое. Сравнение подходов, основанных на поуровневом и трех-температурном описании течений вблизи поверхностей обтекаемых аппаратов обсуждается в [15]. Четырехтемпературная модель для описания колебательной релаксации в углекислом газе приведена в [16].
В настоящей работе исследуется колебательная и химическая кинетика в смесях CO2/CO/O и CO2/CO/O2/O/C. В первой главе изучается влияние разных кинетических моделей на параметры пространственно-однородной смеси CO2/CO/O. Колебательная релаксация и диссоциация молекул углекислого газа численно исследована в рамках трехтемпературного, двухтемпературного и однотемпературного описания [9]. Расчеты проводились при разных начальных условиях и разных аппроксимациях скорости переходов колебательной энергии и диссоциации молекул углекислого газа. Цель работы состояла в изучении влияния на параметры смеси следующих эффектов: 1) выбора кинетической модели, 2) начального колебательного возбуждения молекул CO2, 3) разных аналитических представлений времени колебательной релаксации и скорости диссоциации, 4) учета обмена колебательными энергиями третьей моды молекул CO2с молекулами CO.
Во второй главе данной работы рассмотрена задача о колебательной и химической релаксации пятикомпонентной смеси CO2/CO/O2/O/C с учетом диссоциации молекул CO2, CO, O2, химических реакций обмена и переходов колебательной энергии молекул смеси. Сформулирована постановка задачи, представлена система уравнений для макропараметров рассматриваемой смеси в пятитемпературном приближении.
В заключении перечислены основные выводы из проведенного исследования.
Разработке теоретических моделей неравновесной кинетики в потоках углекислого газа в течение последних нескольких десятилетий уделялось большое внимание. Первые такие модели были основаны на введении одной колебательной температуры для трех типов колебаний молекул CO2[6]. Однако при таком подходе не учитываются важные эффекты взаимодействия между разными модами колебаний, в частности, Фермирезонанс между частотами симметричной и деформационной мод и быстрый обмен колебательными энергиями этих мод. Более строгими являются многотемпературные модели, учитывающие сложную колебательную кинетику молекул углекислого газа [7], [8], [9], [10]. Трехтемпературная модель, разработанная для смесей CO2/CO/O и CO2/O2/CO/C/O, использована при численном моделировании течений в ударном слое около космических аппаратов MRSO и MARS EXPRESS [12], [13]. Детальное поуровневое описание колебательной и химической кинетики в смесях, содержащих молекулы углекислого газа, разработано в [14] и использовано для расчетов течений в пограничном слое. Сравнение подходов, основанных на поуровневом и трех-температурном описании течений вблизи поверхностей обтекаемых аппаратов обсуждается в [15]. Четырехтемпературная модель для описания колебательной релаксации в углекислом газе приведена в [16].
В настоящей работе исследуется колебательная и химическая кинетика в смесях CO2/CO/O и CO2/CO/O2/O/C. В первой главе изучается влияние разных кинетических моделей на параметры пространственно-однородной смеси CO2/CO/O. Колебательная релаксация и диссоциация молекул углекислого газа численно исследована в рамках трехтемпературного, двухтемпературного и однотемпературного описания [9]. Расчеты проводились при разных начальных условиях и разных аппроксимациях скорости переходов колебательной энергии и диссоциации молекул углекислого газа. Цель работы состояла в изучении влияния на параметры смеси следующих эффектов: 1) выбора кинетической модели, 2) начального колебательного возбуждения молекул CO2, 3) разных аналитических представлений времени колебательной релаксации и скорости диссоциации, 4) учета обмена колебательными энергиями третьей моды молекул CO2с молекулами CO.
Во второй главе данной работы рассмотрена задача о колебательной и химической релаксации пятикомпонентной смеси CO2/CO/O2/O/C с учетом диссоциации молекул CO2, CO, O2, химических реакций обмена и переходов колебательной энергии молекул смеси. Сформулирована постановка задачи, представлена система уравнений для макропараметров рассматриваемой смеси в пятитемпературном приближении.
В заключении перечислены основные выводы из проведенного исследования.
✅ Заключение
В работе численно исследована колебательная релаксация и диссоциация молекул CO2в пространственно-однородной смеси CO2/CO/Oв рамках трехтемпературного, двухтемпературного и однотемпературного описания, а также дана постановка задачи об описании смеси CO2/CO/O2/C/O в пятитемпературном приближении и рассмотрены особенности рассмотренной кинетической модели. Численное решение систем уравнений для макропараметров получено на основе трехтемпературного, двухтемпературного и однотемпературного описания неравновесной кинетики. Сравнение результатов, полученных на основе трех моделей колебательной кинетики показало, что использование однотемпературного приближения ведет к значительной переоценке температуры газа, заниженным значениям для числовых плотностей молекул углекислого газа и завышенным для молекул COи атомов O.
Проведено сравнение результатов, полученных на основе двух разных аналитических представлений времени колебательной релаксации. Обе модели дают близкие значения для температуры газа и колебательных температур, различия заметны на малых временах. Изучено влияние начального колебательного возбуждения симметрично-деформационной и антисимметричной мод молекул CO2 на изменение температур и скорость диссоциации. Обнаружено, что диссоциация протекает значительно быстрее в случае сильного возбуждения объединенной моды, чем при таком же возбуждении третьей моды. Предложена модификация трехтемпературной модели с учетом быстрого обмена колебательными энергиями третьей моды молекул CO2и молекул CO.
Представлена система уравнений, описывающая релаксацию пространственно-однородной смеси CO2/CO/O2/C/O в пятитемпературном приближении с учетом реакций диссоциации молекул CO2, CO, O2и обменных реакций. Приведенная модель учитывает неравновесное колебательное возбуждение молекул углекислого газа, а также равновесное колебательное возбуждение двухатомных молекул. Полученные в работе результаты могут быть полезными при выборе адекватных моделей кинетики для численного моделирования смесей, содержащих молекулы углекислого газа.
Проведено сравнение результатов, полученных на основе двух разных аналитических представлений времени колебательной релаксации. Обе модели дают близкие значения для температуры газа и колебательных температур, различия заметны на малых временах. Изучено влияние начального колебательного возбуждения симметрично-деформационной и антисимметричной мод молекул CO2 на изменение температур и скорость диссоциации. Обнаружено, что диссоциация протекает значительно быстрее в случае сильного возбуждения объединенной моды, чем при таком же возбуждении третьей моды. Предложена модификация трехтемпературной модели с учетом быстрого обмена колебательными энергиями третьей моды молекул CO2и молекул CO.
Представлена система уравнений, описывающая релаксацию пространственно-однородной смеси CO2/CO/O2/C/O в пятитемпературном приближении с учетом реакций диссоциации молекул CO2, CO, O2и обменных реакций. Приведенная модель учитывает неравновесное колебательное возбуждение молекул углекислого газа, а также равновесное колебательное возбуждение двухатомных молекул. Полученные в работе результаты могут быть полезными при выборе адекватных моделей кинетики для численного моделирования смесей, содержащих молекулы углекислого газа.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.