Direct Statistical Simulation of Radiation Behind the Shock Wave Front in CO2 and N2 Mixture




A technique for Monte Carlo simulation of radiation in the carbon dioxide and nitrogen dissociation products in shock wave is described: rates of chemical reactions, excitation of electronic, vibration and rotation levels of atoms and molecules, CO, CN, O2 и C2. Comparison between numerical simulation and Moscow state university shock tube ex-perimental data is presented.

radiation, Monte Carlo simulation, shock heated gas, electronic levels, excitation cross section, carbon dioxide, carbon monoxide, cyanogen, oxygen, nitrogen, nitrogen oxide

Прямое статистическое моделирование излучения за фронтом ударной волны в смеси CO2 и N2

Описана методика моделирования излучения в ударной волне продуктах диссоциации углекислого газа и молекулярного азота: скорости химических реакций, возбуждения колебательных, вращательных и электронных степеней свободы молекул CO, CN, O2 и C2. Приведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными об излучении в ударных трубах НИИ Механики МГУ

углекислый газ, оксид углерода, циан, кислород, азот, оксид азота, излучение, метод прямого статистического моделирования Монте-Карло, ударно нагретый газ, электронные уровни, сечение возбуждения


1. “Atomic Spectra Database | NIST.” [Online]. Available: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database. [Accessed: 25-Nov-2020].
2. Radcyg A.A., Smirnov B.M. Handbook on the atomic and molecular physics. M.: Atomizdat, 1980, 240p.
3. G. Bird, Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows, Oxford. Cl. 1994.
4. Parker J.G. Rotational and vibrational relaxation in diatomic gases // Physics of Fluids, Vol. 2, No 4, 1959, pp. 449-462.
5. Boyd I.D. Rotational and vibrational nonequilibrium effects in rarefied hypersonic flow // J. Thermophysics, 1990, Vol. 4, № 4. pp. 478-484.
6. Boyd I.D. Rotational-translational energy transfer in rarefied nonequilibrium flows // Physics of Fluids A, Vol. 2, No 3, 1990, pp. 447-452.
7. Zel’dovich Ya.B., Raizer Yu.P.. Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena, Academic Press, New York, 1968.
8. Sobol’ I.M. A primer for the Monte Carlo method. – CRC Press, 1994, 107p.
9. Pai Shih-I Radiation gas dynamics. Wien, New York: Springer verlag, 1966.
10. Sobel'man, I. I., Vvedenie v teoriju atomnyh spektrov (Introduction to the Theory of Atomic Spectra), Moskva: Fiz.-mat. lit., 1963.
11. Fermi, Je., Molekuly i kristally (Molecules and Crystals), M.: Gos. izd.-vo inostr. lit.-ry, 1947, 266 p.
12. Kusov A.L., Bikova N.G. Theoretical Basis of the Diatomic Molecules Hönl − London Factors Estimation. Physical - chemistry kinetics in the gas dynamics. 2022. V. 23, № 1, 21p.