空气等离子体双温度输运性质计算 陈培芝.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号： (陈培芝，王海兴 （北京航空航天大学宇航学院, 北京 100191） (Tel: 010 E-mail: whx@buaa.edu.cn) 摘要：采用将经典的Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法计算获得了双温度化学平衡条件下等离子体的。 关键词： 0 引言 θ＝Te/Th）的变化情况，并对等离子体输运性质的演化趋势进行了分析与讨论。为了验证计算结果的准确性，我们还将在局域热力学条件下空气等离子体输运性质的计算结果与文献报道的数据进行了对比，结果符合良好。 1 计算方法 在本文计算中N2, N, N+, N++, N+++, O2, O, O+, O++, O+++, NO和e，共12种组分。在化学平衡条件下，各组分的数密度可以由Saha方程[]得出。粘性、热导率和电导率等输运性质采用Chapman-Enskog高阶近似方法，这种方法是建立在Boltzmann积分-微分方程求解的基础上, 应用Chapman-Enskog方法, 假设粒子的分布函数对Maxwellian分布是一阶扰动, 并用一系列Sonine多项式表示, 就可以得到一系列线性方程组来求得不同的输运系数。各种输运系数的计算方法和表达式可以参见文献[1-8]。 2 结果与讨论 图1 局域热力学平衡条件下空气等离子体的粘性(a)和热导率(b)（p=1 atm） 图分别1 atm局域热力学平衡条件下计算获得的空气等离子粘性热导率与文献报道数据。本文计算值与文献符合良好中性粒子的电导率主要是电子的贡献，电导率。 图双温度等离子粘性电导率 图分别给出了不同压力下，θ=12、5时双温度等离子的粘性和电导率随电子温度变化曲线。θ对空气等离子体体系的粘性和电导率也有较大的影响。热力学非平衡参数θ为电子与重粒子温度之比，注意图3和本文随后的几个图中的横坐标为电子温度，也是就是说，在相同电子温度的情形下，θ值θ值θ值的增加，等离子体的粘性下降。而电导率主要体现电子的特性，所以从图3（b）中可以看出，随着θ值 图4 双温度等离子 图4给出了压力为1 atm时，等离子体热导率。随着θ值的增大3 结 论 不同压力、不同下，温度区间为00 K-45 000 K，等离子体的粘性系数、热导率电导率。 参考文献 Ghorui SHeberlein J V R, Pfender E. Thermodynamic and Transport Properties of Two-Temperature Nitrogen-Oxygen Plasma [J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2008, 28(4): 553-582 Hirschfelder J O, Curtiss C F, Bird R B. Molecular theory of gases and liquids [M]. New York: John Wiley and Sons, 1954 Devoto R S. Transport Properties of Ionized Monatomic Gases [J]. Physics of Fluids, 1966, 9(6): 1230 Devoto R S. Simplified Expressions for the Transport Properties of Ionized Monatomic Gases [J]. Physics of Fluids, 1967, 10(10): 2105-2112 Rat V, André P, Aubreton J, et al. Transport coefficients including diffusion in a two-temperature argon plasma [J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2002, 35(10): 981. Capitelli M, Gorse C, Longo S, Giordano D. Collision Integrals of High-Temperature Air Species [J]. Journal of thermophysics and heat transfer, 2000, 14(2): 259-268 Wang