Measurement of Shock-Wave Structure in Helium-Argon Mixtures

Abstract

Shock-wave density profiles have been measured for each component in helium-argon mixtures over the argon mole fraction range from 0.011 to 0.87. The shock waves were produced by a shock holder in the flow field near the exit of a Mach 2 nozzle. The species densities were derived from spectrally resolved measurements of the radiation from gas atoms excited by an electron beam. The measured species density ratios across the shock waves agreed within 7% with each other and with theory. Diffusive separation of the mixture was observed within the shock wave and the helium was compressed upstream of the argon in all cases. No initial acceleration of the argon was observed for small argon mole fractions contrary to the continuum calculations of Sherman. Diffusion effects resulted in considerable broadening of the shock wave, and for argon mole fractions of 0.1 to 0.2 the maximum-slope thickness of the mixture was almost three times the corresponding value for a pure gas.

A spectral-Lagrangian Boltzmann solver for a multi-energy level gas

“…The latter is due to the mass difference between the two species [7] with the lighter species experiencing the compression sooner than the heavier one. This fact has been confirmed by both DSMC calculations [7] and experimental measurements [51].…”

Shock Front Width and Structure in Supersonic Granular Flows

“…The shock thickness, given by 2, is only a fraction of the mean free path lð 1 Þ ¼ d Fig. 2 is given by lð 1 Þ 6 and is independent of the ratios h=d used here and the radius R. In contrast, the shock wave thickness in molecular gases at high Mach numbers is roughly four mean free paths [15][16][17]. Using the same definition as for shocks in gases, the equivalent thickness here is 4lð 1 Þ 6 .…”

Численное Изучение Поступательной Неравновесности В Смеси Не И Хе Методом Монте-Карло Нестационарного Статистического Моделирования

“…Приведенные в [2] профили концентраций в смеси 97% Не + 3% Хе при M = 3.89 хорошо совпадают с измеренными в [8]. Это насто-раживает, так как в [4,11] представлено сравнение профилей концентраций в смеси 97.3% Не + 2.7% Ar (аналогично малая примесь тяжелого газа в легком) при M = 2.07, полученных в результате численного моделирования, с экспериментальными [12]. Причем из данных [4,11] следует, что лучшее соответствие с экспериментом было получено для модели абсолютно жестких и упругих сфер, а модель точечных центров от-талкивания давала более пологий профиль Ar (большую сепарацию компонентов во фронте).…”

“…А для таких смесей можно ис-пользовать как модель абсолютно жестких и упругих сфер, так и модель точечных центров отталкивания или полагать одинаковые параметры взаимодействия атомов как для Не, так и для Ar и получать неплохое соответствие с экспериментом [4,11]. В [2] не было проведено сравнение с результатами опытов [12]. Так что вопрос остается открытым.…”