Метод прямого статистического моделирования Монте-Карло при исследовании излучения аргона за фронтом сильной ударной волны


Просмотр статьи
PDF, 765,8 КБ

Direct statistical simulation of Monte Carlo in the study of argon radiation behind the front of a strong shock wave

A technique for simulating the excitation of electronic levels, bremsstrahlung, and photoioni-zation in the direct statistical Monte Carlo simulation is described. The comparison of simulation results with known experimental and calculated data are presented

argon radiation, Monte Carlo simulation, shock heated gas

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.2.915

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

Том 21, выпуск 2, 2020 год



Описана методика моделирования возбуждения электронных уровней, тормозного из-лучения, а также фотоионизации в методе прямого статистического моделирования Монте-Карло. Приведено сравнение результатов моделирования с известными экспериментальными и расчетными данными.

аргон, излучение, Монте Карло моделирование, ударно нагретый газ

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.2.915

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

Том 21, выпуск 2, 2020 год



1. G. Bird, Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows, Oxford. Cl. 1994.
2. И. М. Соболь, Численные методы Монте-Карло. Москва: Наука, 1973.
3 А. Л. Кусов, “Численное моделирование обтекания цилиндра со сферическим носком методом прямого статистического моделирования Монте-Карло,” Математическое моделирование, vol. 27, no. 12, pp. 33–47, 2015.
4. “Direct Simulation Monte-Carlo (DSMC) Method,” in Heat and Mass Transfer, Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2005, pp. 275–315.
5. S. M. Dunn and J. B. Anderson, “Direct Monte Carlo simulation of chemical reaction systems: Internal energy transfer and an energy-dependent unimolecular reaction,” J. Chem. Phys., vol. 99, no. 9, pp. 6607–6612, 1993.
6. D. Bruno, M. Capitelli, F. Esposito, S. Longo, and P. Minelli, “Direct simulation of non-equilibrium kinetics under shock conditions in nitrogen,” Chem. Phys. Lett., vol. 360, no. 1–2, pp. 31–37, Jul. 2002.
7. I. D. Boyd, “Modeling backward chemical rate processes in the direct simulation Monte Carlo method,” Phys. Fluids, vol. 19, no. 12, 2007.
8. A. Shevyrin and Y. Bondar, “On the calculation of the electron temperature flowfield in the DSMC studies of ionized re-entry flows,” Adv. Aerodyn., vol. 2, no. 1, 2020.
9. M. Fang, Z.-H. Li, Z.-H. Li, J. Liang, and Y.-H. Zhang, “DSMC modeling of rarefied ionization reactions and applications to hypervelocity spacecraft reentry flows,” Adv. Aerodyn., vol. 2, no. 1, pp. 1–25, 2020.
10. D. Bruno, M. Capitelli, S. Longo, and P. Minelli, “Direct Simulation Monte Carlo Modeling of Non Equilibrium Reacting Flows. Issues for the Inclusion into a ab initia Molecular Processes Simulator,” Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics), vol. 3044, pp. 383–391, 2004.
11. “Atomic Spectra Database | NIST.” [Online]. Available: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database. [Accessed: 25-Nov-2020].
12. M. G. Kapper and J.-L. Cambier, “Ionizing shocks in argon. Part I: Collisional-radiative model and steady-state structure,” J. Appl. Phys., vol. 109, no. 11, p. 113308, Jun. 2011.
13. C. Borgnakke and P. S. Larsen, “Statistical collision model for Monte Carlo simulation of polyatomic gas mixture,” J. Comput. Phys., vol. 18, no. 4, pp. 405–420, 1975.
14. Я. Б. Зельдович and Ю. П. Райзер, Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. Москва: Физматлит, 2008.
15. А. Л. Великович and М. А. Либерман, Физика ударных волн в газах и плазме. Москва: Наука, 1987.
16. C. Park, Nonequilibrium hypersonic aerothermodynamics. New York,: John Wiley & Sons, 1989.
17. O. Zatsarinny, Y. Wang, and K. Bartschat, “Electron-impact excitation of argon at intermediate energies,” Phys. Rev. A - At. Mol. Opt. Phys., vol. 89, no. 2, pp. 1–8, 2014.
18. Л. М. Биберман, В. С. Воробьев, and И. Т. Якубов, Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. Москва: Наука, 1982.
19. J. Bacri and A. M. Gomes, “Influence of atom-atom collisions on thermal equilibrium in argon arc discharges at atmospheric pressure,” J. Phys. D. Appl. Phys., vol. 11, no. 16, pp. 2185–2197, 1978.
20. M. G. Kapper and J. L. Cambier, “Ionizing shocks in argon. Part I: Collisional-radiative model and steady-state structure,” J. Appl. Phys., vol. 109, no. 11, 2011.
21. Бай Ши-и, Динамика излучающего газа. Москва: Мир, 1968.
22. Н. Н. Пилюгин and Г. А. Тирский, Динамика ионизованного излучающего газа. Москва: Изд.-во МГУ, 1989.
23. “NIST: Atomic Spectra Database Lines Form.” [Online]. Available: https://www.physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html. [Accessed: 03-Jun-2019].
24. П. А. М. Дирак, Принципы квантовой механики. Москва: Наука, 1979.
25. Г. Грим, Спектроскопия плазмы. Москва: Атомиздат, 1969.
26. И. И. Собельман, Введение в теорию атомных спектров. Москва: Физ.-мат. лит., 1963.
27. J. O. Arnold, E. E. Whiting, and G. C. Lyle, “Line by line calculation of spectra from diatomic molecules and atoms assuming a voigt line profile,” J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf., vol. 9, no. 6, pp. 775–798, Jun. 1969.
28. В. А. Каменщиков, Ю. А. Пластинин, В. М. Николаев, and Л. А. Новицкий, Радиационные свойства газов при высоких темпереатурах. Москва: Машиностроение, 1971.
29. Л. А. Вайнштейн, И. И. Собельман, and Е. А. Юков, Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. Москва: Наука, 1979.
30. С. С. Пенер, Количественная и молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов. Москва: Изд. Иностранной литературы, 1963.
31. “TOPbase - база данных по сечениям фотоионизации.” .
32. I. I. Glass and W. S. Liu, “Effects of hydrogen impurities on shock structure and stability in ionizing monatomic gases,” J. Fluid Mech., vol. 84, no. 1, pp. 55–77, 1978.