Статистическое моделирование течения предварительно колебательно-возбужденного водорода в ударной трубе



Statistical simulation of flow of vibrationally pre-excited hydrogen in a shock tube

The direct simulation Monte Carlo method was applied for numerical simulation of the problem of the shock wave front in vibrationally pre-excited H2, placed in the channel of low pressure (CLP) of the shock tube. It was assumed that the vibrational temperature of H2 was 3000K. The cases of half- excited H2 were considered. Gas pusher was also the equilibrium H2 but at concentration by 50 times greater than H2 in the CLP. Additionally, the intensity of the shock wave was varied by heating the gas pusher. It was shown that the wave slows down in time under rather weak transition of the previously stored vibrational energy into translational energy. It was not observed “ the physical detonation” when the wave velocity begins to be determine by the transition of the vibrational energy into heat and does not depend on the conditions of its initiation.

vibrational non-equilibrium, rotational relaxation, shock wave


Том 16, выпуск 2, 2015 год



Метод Монте-Карло нестационарного статистического моделирования применён для численного моделирования задачи о фронте ударной волны в колебательно-возбужденном Н2, помещённом в канал низкого давления (КНД) ударной трубы. Полагалось, что колебательная температура Н2 была 3000К. Рассматривались случаи частично (наполовину) возбуждённого Н2. Газом толкателем также был равновесный Н2, но с концентрацией в 50 раз большей чем Н2 в КНД. Дополнительно интенсивность ударной волны варьировалась путём подогрева газа толкателя. Показано, что при достаточно слабом переходе предварительно запасенной колебательной энергии в поступательную наблюдается замедление волны со временем. При этом не наблюдается “физическая детонация”, когда параметры волны начинают определяться переходом колебательной энергии в тепловую и не зависят от условий её инициирования.

колебательная неравновесность, вращательная релаксация, ударная волна


Том 16, выпуск 2, 2015 год



1. Евтюхин Н.В., Марголин А.Д., Шмелёв В.М. Взаимодействие ударных волн с колебательно-возбуждённым газом. // Хим. Физика. 1985.Т. 4. № 9. С. 1276-1280.
2. Берд Г., Молекулярная газовая динамика. Мир. Москва. 1981. 319 с. [Bird G.A. Molecular gas dynamics. Clarendon Press. Oxford. 1976].
3. Куликов С.В. Нестационарное статистическое моделирование процессов в ударных трубах для газов с учетом внутренних степеней свободы молекул // Хим. Физика. 2008. Т. 27. №12. С. 40-45.
4. Куликов С.В., Терновая О.Н. Cтатистическое моделирование процесса образования ударной волны в ударной трубе на многопроцессорном компьютере // Вычисл. методы и программ., 2004. Т. 5. № 2. С. 5-9.
5. Kiefer J.H., Lutz R.J. Vibrational relaxation of hydrogen // J.Chem. Phys.. 1966. V.44. P.668.