Экспериментальное и теоретическое исследование абсорбционных свойств ударно нагретого кислорода


Просмотр статьи
PDF, 1,2 МБ

Experimental and Theoretical Study of the Absorption Properties of Shock-Heated Oxygen

A series of experiments were carried out at the shock tube of the Institute of Mechanics, Moscow State University to determine the absorption spectra of radiation in oxygen in the wavelength range 213-260 nm at a gas pressure of 1 Torr and shock wave velocities from 3.4 to 4.5 km/s. Based on a comparison of the experimental data with the results of calculations using a spectral-kinetic model, the influence of bound-bound and bound-unbound transitions in the Schumann-Runge system on the absorption properties of oxygen was analyzed.

shock waves, absorption, oxygen, bound-bound and bound-unbound transitions, Schumann-Runge system.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.25.3.1105

Наталья Германовна Быкова, Игорь Евгеньевич Забелинский, Андрей Леонидович Кусов, Геннадий Яковлевич Герасимов, Владимир Юрьевич Левашов, Павел Владимирович Козлов

Том 25, выпуск 3, 2024 год



Проведена серия экспериментов на ударной трубе НИИ Механики МГУ по измерению эволюции поглощения излучения в ударно нагретом кислороде в интервале длин волн 213-260 нм при давлении газа 1 Торр и скоростях ударной волны от 3.4 до 4.5 км/с. На основе сравнения экспериментальных данных с результатами расчета по столкновительно-радиационной модели проанализировано влияние связанно-связанных и связанно-несвязанных переходов в системе Шумана-Рунге на абсорбционные свойства кислорода.

ударные волны, поглощение, кислород, связанно-связанные и связанно-несвязанные переходы, система Шумана-Рунге.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.25.3.1105

Наталья Германовна Быкова, Игорь Евгеньевич Забелинский, Андрей Леонидович Кусов, Геннадий Яковлевич Герасимов, Владимир Юрьевич Левашов, Павел Владимирович Козлов

Том 25, выпуск 3, 2024 год



1. Brandis A. M., Johnson C. O., Cruden B. A. Investigation of non-equilibrium radiation for Earth entry // AIAA Paper. 2016. No. 2016–3690.
2. Суржиков С.Т. Применение квазистационарных eRC-моделей для расчета неравновесного излучения ударных волн при скорости порядка 10 км/с // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23. № 4. С. 1–39.
3. Luís D., Giangaspero V., Viladegut A., Lani A., Camps A., Chazot O. Effect of electron number densities on the radio signal propagation in an inductively coupled plasma facility // Acta Astronaut. 2023. V. 212. P. 408-423.
4. Быкова Н.Г., Гогелашвили К.С., Забелинский И.Е., Карфидов Д.М., Макаренко Г.Ф., Сенаторов А.К., Саргейчев К.Ф., Шаталов О.П. Экспериментальное исследование прохождения СВЧ (40 ГГц) и лазерного излучения (1.55 мкм) сквозь слой воздушной плазмы за фронтом ударной волны // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2017. Т. 18. № 1. С. 1–11.
5. Uyanna O., Najafi H. Thermal protection systems for space vehicles: A review on technology development, current challenges and future prospects // Acta Astronaut. 2020. V. 176. P. 341-356.
6. Wei H., Morgan R.G., McInture T.J., Brandis A.M., Johnson C.O. Experimental and numerical investigation of air radiation in superorbital expanding flow // AIAA Paper. 2017. № 2017-4531.
7. Быкова Н.Г., Забелинский И.Е., Ибрагимова Л.Б., Шаталов О.П. Исследование абсорбционных характеристик молекулярного кислорода в системе Шумана-Рунге при высоких температурах. II. Эксперимент, сравнение с расчетом // Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 105. № 5. С. 738-743.
8. Забелинский И.Е., Ибрагимова Л.Б., Шаталов О.П. Измерение колебательной температуры кислорода за фронтом ударной волны в условиях термической и химической неравновесности // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2010. № 3. С. 159-168.
9. Ибрагимова Л.Б., Сергиевская А.Л., Шаталов О.П. Константы скорости диссоциации кислорода при температурах до 11000 К // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2013. № 4. С. 148-154.
10. Ibraguimova L.B., Sergievskaya A.L., Levashov V.Yu., et al. Investigation of oxygen dissociation and vibrational relaxation at temperatures 4000–10800 K // J. Chem. Phys. 2013. V. 139. No. 034317.
11. Быкова Н.Г., Кузнецова Л.А. Исследование абсорбционных характеристик молекулярного кислорода в системе Шумана-Рунге при высоких температурах. I. Расчеты спектров поглощения // Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 105. № 5. С. 732-737.
12. Treanor C.E., Marrone P.V. Effect of dissociation on the rate of vibrational relaxation // Phys. Fluids. 1962. V. 5. P. 1022-1026.
13. Hansen C.F. Vibrational nonequilibrium effects on diatomic dissociation rates // AIAA J. 1993. V. 31. № 11. P. 2047-2051.
14. Кузнецов Н.М., Сергиевская А.Л. Границы быстрого VV-обмена и константа скорости диссоциации двухатомных молекул в произвольных газовых средах // Хим. физика. 1994. Т. 13. № 4. С. 15-23.
15. Лосев С.А., Сергиевская А.Л., Русанов В.Д., Фридман А.А., Мачерет С.О. Фактор неравновесности в двух-температурной кинетике диссоциации за фронтом ударной волны // Докл. РАН. 1996. Т. 346, № 2. С. 192-196.
16. Кузнецова Л.А., Суржиков С.Т. Информационно-вычислительный комплекс «MSRT-RADEN». III. База данных коэффициентов поглощения электронныъ спектров двухатомных молекул // Мат. моделирование. 1998. Т. 36. № 5. С. 21-34.
17. Глушко В.П. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник, том 2. М.: Наука, 1979.