采用态-态模型的 O 2 /O 系统热化学非平衡与辐射过程研究

Abstract

采用态-态模型，研究包含振动能级跃迁、化学反应和辐射跃迁的O2/O系统的非平衡过渡过程。对静止的O2/O气体系统，设定不同的初始条件，突然降温或升温至3000 K、10 000 K、20 000 K后保持等温等容，数值模拟组元质量分数、振动能级分布和辐射特性随时间的演化过程，分析不同条件下各类过程趋近平衡的松弛时间、稳态平衡结果等特征，以及辐射和热化学非平衡过程的相互影响特点。结果表明，态-态模型得到的振动温度趋近平衡值的特点与双温度模型所描述的不同，有时振动温度随时间甚至出现非单调变化的现象，非平衡过渡过程中的振动能级分布也不满足振动温度下的玻尔兹曼分布。本文算例显示出O2/O系统在高温条件下的非平衡辐射特征，不过辐射跃迁对热化学非平衡过程的影响不明显，非平衡辐射的特征时间达到振动松弛时间的10倍以上。