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高エンタルピー流における非平衡原子・分子過程計算コードの開発

开发计算高焓流中非平衡原子和分子过程的代码

基本信息

批准号：
08J06494
负责人：
荻野要介
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06494/
关键词：
衝突輻射非平衡高エンタルピー流原子・分子過程

项目摘要

地球大気組成種の非平衡原子・分子過程と高エンタルピー流の結合計算コードの開発を行った。本計算コードは、プラズマ内部の原子・分子励起状態間の遷移過程を直接解き、非平衡状態分布を計算する。考慮した遷移過程は、電子・原子・分子間衝突による励起、電離、解離過程、重粒子間衝突による化学反応、輻射の放出・吸収過程である。真空紫外から近赤外までの主要な発光スペクトルを解析できるように、各化学種の電子励起状態を選定してある。得られた状態分布から、比熱比や化学組成、輻射放出・吸収率などの巨視的物理量を計算し、流れ場の保存量にフィードバックさせる。従来の熱化学非平衡流体解析では評価することが出来なかった、励起種による流れ場への影響を正確に見積もることができる。対流や拡散流束も変化し得るが、特に化学反応生成率と輻射熱輸送量は数10%以上もの増減を示す場合もある。また、時々刻々変化するプラズマ流れ場の大域的な変動を追跡しながら、任意の時空間における発光スペクトルを数値データとして記録できる。分光装置により測定された発光スペクトルとの直接的な比較が可能となる。そのため、プラズマ内部状態をより精緻に解析することができ、高エンタルピー流実験との非常に密な連携を実現する。プラズマ内部の状態を特定することのできなかった高エンタルピー流研究において、今までになかった新たな視点を与えることとなる。原子・分子過程と流れ場を結合した非定常解析は世界的にも未だ行われておらず、基礎的な物理過程と工学応用とを結びつける研究成果である。非常に詳細なプラズマ流れ場解析手法の確立は、近未来の宇宙開発において重要な意味を持つと確信する。このような研究成果をもとに、国内外の学術会議にて計6件の口頭発表を行った。また現在、学術雑誌への投稿準備も進めている。

The development of non-equilibrium atomic and molecular processes in the composition of the earth's atmosphere and the combination of high temperature and high temperature This calculation directly solves the transition process between atomic and molecular excitation states and calculates the non-equilibrium state distribution. Consider the processes of migration, electron atom molecule collision, excitation, ionization, dissociation, heavy particle collision, chemical reaction, radiation emission and absorption. The main emission states of vacuum ultraviolet radiation are analyzed, and the electron excitation states of various chemical species are selected. Calculation of physical quantities such as state distribution, specific heat ratio, chemical composition, radiation emission, absorption rate, and macroscope, and preservation of flow field The analysis of thermochemical non-equilibrium fluids in the past has been evaluated in terms of the effects of excitation and flow field on the correct integration. For example, the chemical reaction generation rate and radiant heat transfer rate are increased by more than 10%. The time and space of the flow field are tracked by the movement of the flow field in a large area. The time and space of the flow field are recorded by the number of changes. Spectroscopic devices can be used to measure light emission and direct comparison. The internal state of the system is analyzed in detail, and the system is connected in a very close manner. The internal state of the system is specified. Atomic and molecular processes and fluid fields are combined in unsteady analysis, and the results of research on fundamental physical processes and engineering applications are presented. A very detailed flow field analysis method is used to establish the significance of the development of the universe in the near future. 6 oral presentations were made at academic conferences at home and abroad. Now, academic journals and contribution preparation are in progress.