8 / 19
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 3
11
Массовую скорость образования
i
-го компонента в единице объема
определяли следующим образом:
,
,
,
,
1
r
N
i
i
i n i n f n r n
n
w M b a S S
.
(22)
Из (21), (22) следует, что для вычисления массовой скорости обра-
зования
i
-го компонента необходимо определить константы скоростей
прямой и обратной реакций для каждой из
r
N
реакций. Указанные
константы аппроксимируются обобщенной аррениусовой зависимо-
стью
( ),
( ),
( ),
( ),
exp
f r n
f r n
n
f r n
f r n
E
k
A T
kT
,
(23)
где
( ),
( ),
( ),
,
,
f r n f r n f r n
A n
E
— аппроксимирующие коэффициенты для
констант скоростей прямой (
f
) и обратной (
r
) химических реакций;
k
— постоянная Больцмана;
Т
— температура поступательных степеней
свободы (в рамках используемой модели температура вращательного
движения считается равной температуре поступательного движения);
n
— номер химической реакции в кинетической модели.
Учет эффектов неравновесной диссоциации выполняли по модели
Тринора —Мэрроуна [20].
Условие квазинейтральности использовалось для нахождения
мольных концентраций электронов.
Также применяли модель абсолютной каталитичности поверхно-
сти, в соответствии с которой
,
,
1, 2, 3, ...,
,
i
i
s
w
Y Y i
N
(24)
где
,
i
Y
— массовые доли компонентов в набегающем газе.
Температуру поверхности вычисляли с использованием условия
4
w w
T Q
,
(25)
где
— степень черноты поверхности;
12
5, 67 10
Вт/(cм
2
· K
4
) —
постоянная Стефана — Больцмана;
w
q
— плотность теплового потока,
падающего на обтекаемую поверхность.
Расчет аэродинамических коэффициентов.
Расчет аэродинами-
ческих сил и моментов выполняли в связанной системе координат, по-
казанной на рис. 1. Угол скольжения полагали равным нулю. Продоль-
ную (вдоль оси 0
X
) и нормальную (вдоль оси
0
Y
) силы рассчитывали
по классическим формулам аэродинамики [21]:
;
n
x
x
x
S
F
p p
dS
,
n
y
y
y
S
F
p p
dS