高溫空氣熱化學物理計算模型研究

楊 光，檀妹靜，聶春生，李 宇，周 禹，李潞寧，于明星，顧云軍，陳其峰

(1.中國運載火箭技術研究院空間物理重點實驗室，北京 100076；2.中國工程物理研究院流體物理研究所沖擊波與爆轟波物理重點實驗室，綿陽 621999)

1 引 言

導彈、火箭、飛船等各類飛行器在大氣層內以極高的速度飛行時，飛行器周圍的氣體受到劇烈壓縮而溫度急劇升高，高溫誘導的氣體分子振動、轉動、氧化、電荷交換、離解、電離、復合甚至多級電離等效應將對空氣組分、熱力學和輸運性質產生重要影響[1]，而空氣電離形成的等離子體鞘套也可能導致通信“黒障”的出現.因此，準確地計算高溫空氣的熱物性參數對于此類飛行器的設計有著至關重要的意義.

自20世紀50年代起至今，國外的研究者已在高溫氣體熱力學性質研究方面進行了大量的工作[2-9]，一些代表性工作如下：Drellishak等[2]計算了氬等離子體和N2-O2混合等離子體的配分函數和熱力學性質，其配分函數的計算方法被廣泛應用；Bacri等[3]計算了壓力為1～200 atm(1atm為1個大氣壓)及溫度為1000～30000 K范圍內空氣等離子體的內配分函數、組分和熱力學函數；Gupta等[4]利用11組分模型討論了空氣的反應速率和熱力學性質.

國內目前對于高溫空氣熱化學模型相關的工作以應用為主，主要是基于平衡氣體模型和非平衡氣體模型進行了高馬赫數流場和氣動熱環境的數值模擬[10，11]，而對于高溫空氣熱化學模型基礎理論和建模工作相對開展較少，僅有少量研究工作報道.王海興等人[12]開……