|
Очередное 284 заседание семинара ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА В ГАЗОВОЙ ДИНАМИКЕ состоится в четверг, 25 апреля 2019 года (11 часов, кинозал Института Механики МГУ)Кусов А.Л. (ЦНИИмаш) Одновременный расчёт течения и излучения газа методом прямого статистического моделирования Монте-Карло Наш почтовый адрес: 119192, Москва, Мичуринский проспект, 1, Институт Механики МГУ Наш электронный адрес: chemphys@imec.msu.ru Наш телефон: (495) 939-2598 Аннотация Одновременный расчёт течения и излучения газа методом прямого статистического моделирования Монте-Карло Кусов Андрей Леонидович, к.ф.-м.н. Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш), г. Королёв, kusov_al@mail.ru Для расчёта лучистых и конвективных потоков тепловых, аэродинамических характеристик при входе космических аппаратов (КА) в атмосферу Земли со второй космической скоростью на высотах от 80 км и выше была создана программа CATOD (Calculation of the AeroThermodynamics during Orbital Descent), основанная на методе прямого статистического моделирования Монте–Карло (ПСМ). В методе ПСМ строится процесс, который имитирует движение молекул газа и столкновение их между собой. В общий алгоритм был включён расчёт переноса фотонов, так, что на каждом шаге по времени проводятся процедуры перемещения молекул, их столкновения, генерации фотонов и их перенос (с учётом поглощения и рассеяния) в расчётной области. Таким образом в расчётах используется реальная функция распределения молекул по энергиям без привлечения понятия температуры. В созданной программе учтены все неравновесные процессы, происходящие в низкотемпературной плазме, окружающей КА: возбуждение электронных, колебательных и вращательных мод молекул, газофазные и гетерогенные химические реакции, движение электронов и ионов, унос теплозащитного материала, излучение атомов, молекул, электронов, тепловое излучение нагретого корпуса КА, тормозное излучение, фотодиссоциация и рекомбинация. В методе ПСМ использовались классические модели (VHS, TCE, квантовая модель Ларсена и Боргнакке), которые позволяют адекватно моделировать неравновесные течения газа. Была предложена процедура упрощённого моделирования столкновений электронов и ионов, а также процедура моделирования возбуждения электронных уровней, основанная на кинетическом подходе. Для валидации программы проведено сравнение расчётов с экспериментальными данными лётных экспериментов OREX, BSUV-2, RAM-C, FIRE-II, Stardust, а также сравнение расчётов с измерением излучения в ударных трубах. |