高超声速热化学非平衡流动双温度模型的精度研究

作     者：王小永 洪启臻 胡远 孙泉华 Xiaoyong Wang;Qizhen Hong;Yuan Hu;Quanhua Sun

作者机构：State Key Laboratory of High Temperature Gas DynamicsInstitute of MechanicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Engineering ScienceUniversity of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2023年第39卷第2期

页      面：126-137页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No.2019YFB1704204) the National Natural Science Foundation of China (Grant No.12002348) 

主　　题：Nonequilibrium flow Two-temperature model Quasi-classical trajectory Non-Boltzmann effect Vibration-dissociation couplingeffect 

摘      要：由于一些经验性的假设,高超声速热化学非平衡流动模拟中广泛使用的双温度模型包含很大的不确定性.为了克服传统双温度模型的缺陷,本文基于修正Marrone-Treanor model的方法建立了修正的Macheret-Fridman model.一些典型的算例被用来验证上述修正模型和广泛采用的双温度模型的精度.此外,本文重点分析和讨论了修正模型预测精度提高的原因.研究结果表明,基于Marrone-Treanor model的修正方法可以推广至传统的双温度模型中,并显著提高其预测精度.此外,精确模拟高超声速热化学非平衡流动需要考虑三个方面的因素:离解速率、振动-离解耦合作用以及非Boltzmann效应.非Boltzmann效应降低了离解速率和振动导致的离解能变化.对比而言,离解速率的影响大于非Boltzmann效应导致的离解能的变化.为了提高传统双温度模型的预测精度,未来工作可以主要集中在提高离解速率的精度上面.