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真實氣體效應

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真實氣體效應

1真實氣體效應

real gas effects

2定義

流動中氣體性質偏離完全氣體特性的一種表現,又稱實際氣體效應。

3介紹

真實氣體效應的產生取決於氣體分子的特性和流動過程中存在的微觀過程的特徵時間,如分子相繼兩次碰撞之間的平均時間。在高溫氣體中可存在各種化學反應和各種自由度之間的能量轉換,故有反應(或弛豫)的特徵時間。當分子的碰撞或反應特徵時間與氣體運動的宏觀特徵時間之比不能忽略時,就會出現真實氣體效應。在流動中真實氣體效應可由不同的微觀過程引起。在分子平均碰撞時間比宏觀特徵時間小得多的高溫氣體中,化學反應和各種自由度之間的能量轉換就是產生真實氣體效應的主要原因。由於氣體分子特性在不同的繞流中各不相同,實際繞流中的真實氣體效應也就不同。

4舉例

例如,在高超聲速飛行器繞流中,強激波后和靠近物面的氣體由於受到阻滯,溫度顯著升高,從而激發了氣體分子的振動自由度,溫度繼續升高(>2500K)就會發生離解和化學反應等過程當溫度達到5000~6000開時,則會出現電離,產生自由電子和離子。自由電子的密度隨溫度的升高而繼續增大,使物體周圍的氣體變成導電介質,直接影響飛行器的通訊性能。當氣體溫度足夠高時,激波層內的氣體通過輻射,放出相當一部分能量,對飛行器表面的熱流產生較大的影響。與具有常比熱比的完全氣體不同,這種氣體熱力學特性發生的變化,對飛行器氣動力和氣動熱計算有影響。這就是高超聲速繞流中的真實氣體效應。
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