Study on Inelastic Molecular Collision Model and Transport Coefficients for the Dissociation and Recombination Process

希薄気体流れの有効な解析技法の一つであるDirect Simulation Monte Carlo(DSMC) 法のための, 二原子分子の非弾性衝突モデルを構築し, 窒素気体についてモデルの最適化を行った.回転モードを表現するモデルでは, 窒素の輸送係数特性と回転緩和時間を適切に表現できることが確認され, また実験による垂直衝撃波内の構造も良好に再現することが確認された.振動モードを表現するモデルでは, 窒素気体の振動緩和時間を適切に表現することが確認された.解離・再結合を表現するモデルでは, 非平衡状態から平衡状態への緩和過程ならびに平衡状態における分子と原子の割合を適切に表現することも確認出来た.しかし, 解離・再結合が生じている際に, 理論的に指摘されている熱伝導係数の特性については、十分再現することができず, モデルの問題点と今後の課題を明らかにした.なお, 本研究における非弾性衝突モデルの構築過程で, その基礎となる弾性衝突モデルについて, 低温領域における量子散乱効果を適切に再現することを明らかにし, 弾性衝突モデルが量子散乱領域にも適用できることを示す事に成功した.

希薄気体流れの有効な解析技法の一つであるDirect Simulation Monte Carlo(DSMC) 法のための, 二原子分子の非弾性衝突モデルを構築し, 窒素気体についてモデルの最適化を行った.回転モードを表現するモデルでは, 窒素の輸送係数特性と回転緩和時間を適切に表現できることが確認され, また実験による垂直衝撃波内の構造も良好に再現することが確認された.振動モードを表現するモデルでは, 窒素気体の振動緩和時間を適切に表現することが確認された.解離・再結合を表現するモデルでは, 非平衡状態から平衡状態への緩和過程ならびに平衡状態における分子と原子の割合を適切に表現することも確認出来た.しかし, 解離・再結合が生じている際に, 理論的に指摘されている熱伝導係数の特性については、十分再現することができず, モデルの問題点と今後の課題を明らかにした.なお, 本研究における非弾性衝突モデルの構築過程で, その基礎となる弾性衝突モデルについて, 低温領域における量子散乱効果を適切に再現することを明らかにし, 弾性衝突モデルが量子散乱領域にも適用できることを示す事に成功した.