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Dissoziation in Strömungen mit starken Abweichungen vom Gleichgewicht
Author(s) -
Peller H.,
Hindelang F. J.
Publication year - 1978
Publication title -
zamm ‐ journal of applied mathematics and mechanics / zeitschrift für angewandte mathematik und mechanik
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.449
H-Index - 51
eISSN - 1521-4001
pISSN - 0044-2267
DOI - 10.1002/zamm.19780580104
Subject(s) - physics , humanities , philosophy
Ziel der Untersuchung ist, den Verlauf der Strömungsgrößen und den Grad der Dissoziation in starken Stoßwellen (Ma > 25) durch zweiatomige Gase zu bestimmen. Dabei wird angenommen, daß wegen der besonders energiereichen Teilchenstöße Moleküle aus dem Grundzustand der Vibration dissoziieren können, bevor Translationsgleichgewicht erreicht ist. Außerdem soll die Verteilungsfunktion aus einer Linearkombination der Gleichgewichtsverteilungen vor und nach der Stoßfront bestehen. Um das Problem beschreiben zu können, benötigt man neben den Erhaltungsgleichungen eine höhere Momentengleichung. Um den Einfluß des Exponenten der Moleküleigenschaft abschätzen zu können, werden verschiedene Momentengleichungen aufgestellt. Zur Beschreibung der chemischen Prozesse in der Stoßfront ist eine zusätzliche Gleichung erforderlich. Die darin auftretenden Ratenkonstanten wurden aus gemessenen Werten für den sehr hohen Temperaturbereich am Ende der Stoßfront extrapoliert. Gleichzeitig wurde aus theoretischen Überlegungen ein statistischer Ratenkoeffizient abgeleitet, welcher die verschiedenen Temperaturen der stoßenden Teilchen berücksichtigt. Das nichtlineare Differentialgleichungssystem wird numerisch integriert. Dabei wird ein implizites Verfahren verwendet, welches bei vertretbarer Rechenzeit genügend Genauigkeit ergibt. Die Ergebnisse stimmen mit dem erwarteten Verlauf der Strömungsgrößen und dem Dissoziationsgrad überein. Es zeigt sich, daß bei Verwendung der theoretischen Ratenkonstante bei der Machzahl Ma = 50 alle Moleküle am Ende der Stoßfront dissoziiert sind. Neben diesen Ergebnissen wird der Einfluß der Moleküleigenschaft auf die Strömungsgrößen diskutiert.