Entwicklung eines neuen Realgasmodells basierend auf einem reaktionskinetischen Ansatz der Boltzmanngleichung

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In zahlreichen Strömungsvorgängen treten chemische Reaktionen und thermische Relaxationsvorgänge auf, die einen erheblichen Einfluss auf die Strömungsgrößen haben können. Beispiele solcher Strömungsvorgänge finden sich im Bereich der Wiedereintrittsaerothermodynamik, bei Verbrennungsvorgängen, bei Hochenthalpiedüsenströmungen usw. Die Entwicklung eines physikalisch konsistenten Realgasmodells, basierend auf einer speziellen Lösung der Boltzmanngleichung, und dessen Implementierung in ein numerisches Verfahren zur Simulation solch komplexer Strömungsvorgänge im thermischen und chemischen Nichtgleichgewicht ist das Ziel des vorliegenden Antrags. Der hier verfolgte Ansatz geht von den physikalischen Grundprinzipien der kinetischen Gastheorie aus, sodass eine umfassendere Gültigkeit und ein breiterer Einsatzbereich bei gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der freien Parameter erwartet werden kann. In ein- und quasi-eindimensionalen numerischen Simulationen sollen vorab systematische Validationsrechnungen bezüglich des entwickelten Realgasmodells erfolgen. Anschließend ist die Implementierung in den mehrdimensionalen Navier-Stokes Löser QUADFLOW geplant, der an der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mehrerer Institute entwickelt wurde. Mit dem so erweiterten Verfahren soll mit Hilfe von Validationsrechnungen für bekannte Realgas-Testfälle die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Realgasmodells überprüft werden.