Изучение спектральной неравновесной излучательной способности сильных ударных волн
Основные результаты
- Создан программный комплекс для расчета неравновесного спектрального излучения ударных волн применительно к атмосфере Земли, Марса, Титана (спутник Сатурна). Программный комплекс включает в себя самосогласованные вычислительные программы расчета газодинамических параметров ударных волн, неравновесных физико-химических релаксационных процессов за фронтом ударной волны, неравновесных химических превращений в газовой смеси и неравновесного излучения в условиях отсутствия Больцмановского распределения частиц по возбужденным энергетическим состояниям;
- Проведено систематическое расчетно-теоретическое исследование неравновесного излучения ударного слоя вблизи поверхности космических аппаратов, входящих в плотные слои атмосферы Земли, Марса, Титана по траекториям, планируемым для будущих космических экспедиций. Получено удовлетворительное описание имеющихся экспериментальных данных.
Неравновесное излучение сильных ударных волн
Теоретический анализ экспериментов Томаса-Менарда
(газовая смесь: 9% CO2 - 90% N2 - 1% Ar,
p = 0.25 торр, Us = 7620 м/с)
 (а) |
 (б) |
Неравновесное излучение за ударной волной (линия - расчет; точки - эксперимент):
a) Расчет произведен в предположении больцмановского распределения возбужденных электронных уровней;
б) Расчет произведен в предположении, что для возбужденных электронных уровней существует столкновительно-излучательное равновесие.
 |
Распределение температур за ударной волной. Расчет произведен в предположении, что для возбужденных электронных уровней существует столкновительно-излучательное равновесие
Теоретический анализ экспериментов Козлова-Лосева-Романенко
(газовая смесь: 9.6% CO2 - 0.3% N2 - 90.1% Ar, p = 1 торр, Us = 3450 м/с)
 (a) |
 (б) |
Неравновесное излучение за ударной волной (сплошная линия - расчет; пунктирная - эксперимент):
a) Расчет произведен в предположении больцмановского распределения возбужденных электронных уровней;
б) Расчет произведен в предположении, что для возбужденных электронных уровней существует столкновительно-излучательное равновесие.
Анализ новых экспериментальных данных по неравновесному излучению, полученных на ударных трубах в НИИ Механики МГУ
(эксперименты выполнены: П.В. Козлов, Ю.В. Романенко, О.П. Шаталов, расчеты: Дикалюк А.С.)
 (а) |
 (б) |
Распределение температур в релаксационной зоне за фронтом ударной волны:
a) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=6.76 км/с, p = 0.3 торр;
б) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=5.81 км/с, p = 1 торр.
 (а) |
 (б) |
Неравновесная излучательная способность газа за фронтом ударной волны,
сравнение теоретического расчета (пунктирная кривая) и экспериментальных измерений (сплошная кривая):
a) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=6.76 км/с, p = 0.3 торр;
б) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=5.81 км/с, p = 1 торр.
 (а) |
 (б) |
Парциальные вклады различных молекулярных полос в полную излучательная способность газа за фронтом ударной волны:
a) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=6.76 км/с, p = 0.3 торр;
б) газовая смесь 70% CO2 - 30% N2, Vsh=5.81 км/с, p = 1 торр.