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

Abstract

Изучены распределения пар частиц по относительным скоростям во фронте ударной волны для случая малой добавки Хе в Не. Оказалось, что величины распределений по относительным скоростям для пар атомов Хе значительно (вплоть до 10 9 ) превышают их равновесные значения за волной в узкой зоне фронта при больших скоростях в области относительно малых (равных 2) чисел Маха ударной волны. Величины распределений пар из атомов Не и Хе по относительным скоростям таким свойством не обладают. Можно рассматривать в качестве меры неравновесно-сти максимальные (обнаруженные при моделировании в различных точках фронта) для данного числа Маха ударной волны (M) величины превышений парных рас-пределений частиц по g соответствующего равновесного распределения по g за волной (MGD). Необходимо подчеркнуть, что величина превышения определяется как отношение этих значений распределений. Суммируя ранее полученные результаты, следует отметить, что при достаточно малом содержании примеси для рас-пределений по g, в случае пар, состоящих из одной частицы легкого газа и одной частицы тяжелой примеси (G LH ), величины MGD меньше, чем для случая пар, состоящих только из частиц тяжелой примеси (G HH ). Кроме того, при уменьшении концентрации тяжелой примеси значения MGD стремятся к предельным значе-ниям. Последнее очевидно в силу того, что в предельном случае тяжелые частицы перестают сталкиваться между собой.Ниже представлены результаты моделирования для двух случаев малой добавки Хе в Не при различных значениях M. Приведенные ниже результаты несколько неожиданны, так как свидетельствуют о существовании сильной поступательной неравновесности при относи-тельно малых числах М ударной волны. Методика моделированияРасчеты были проведены ММКНСМ [6]. Кратко про-цедура моделирования состоит в следующем. В первый момент времени модельные частицы, представляющие газовую смесь, имеют в соответствии с начальными условиями заданные скорости и распределены по ячей-кам размера x, на которые разбито исследуемое про-странство координат. Полагается, что столкновения пар-ные и с определенной вероятностью происходят только между частицами, находящимися в одной ячейке.Процесс эволюции рассматриваемой системы за ин-тервал времени t расщепляется на два этапа: 1) только перемещение частиц с неизменными скоростями в про-межутке времени t; 2) только изменение скоростей частиц в результате их столкновений в этом же про-межутке времени при их фиксированных положениях.Данный метод моделирования позволяет получать ре-шение уравнения Больцмана, избегая очень трудоемкого решения последнего и предоставляя наиболее полную и достоверную информацию. Кроме того, метод не имеет принципиальных ограничений по ширине спектра энергий столкновений, однако с ростом энергий рас-сматриваемых реакций резко возрастает вычислительная сложность задачи. Лишь относительно недавно развитие вычислительной техники предоставило возможность су-щественно продвинуться в область больших энергий. 935