Введение к работе
Работа посвящена разработке моделей формирования функций распределения возбужденных состояний атомов, ионов и малых многоатомных молекул в неравновесных фязико- химических процессах. Рассмотрены различные классы неравновесных явлений:
1) ионизация и сверхзвуковое истечение плазмы одноатомного газа
(аргона); . ,
-
термическая диссоциация малых многоатомных молекул (С0а, SOa);
-
диссоциация трехатомных молекул (С03) в условиях многомодовой колебательной керавновесности.
На основе развитых моделей проанализированы механизмы исследованных неравновесных процессов.
Актуальность работы определяется тем, что для осознания сути физико- химического процесса и получения возможности управлять им необходимо надежно определять функции распределения (ФР), либо заселенности реальных энергетических уровней активных частиц в ходе процесса. Практическое использование исследования лежит в области разработки химических, газо- и плазмодинамических лазеров, изучения физики и химии верхних слоев атмосферы, расчетов выхлопных струй ракетных двигателей, а также моделирования полетов летательных аппаратов в атмосферах Венеры и Марса.
Целью диссертационной работы являлось ойпеание механизмов формирования населенностей возбужденных состояний атомов, ионов и малых многоатомных молекул в ходе неравновесных физике- химических процессов. В рамках решения этой проблемы в работе были поставлены следующие задачи:
-
Анализ механизмов -формирования населенностей возбужденных уровней атома и иона аргона, интерпретация ряда экспериментальных данных по спектроскопическим наблюдениям за выделенными состояниями Art и Aril.
-
Разработка численной модели формирования функций распределения населенностей малых многоатомных молекул (COj и S03) для всего
.спектра энергетических состояний в процессе диссоциации- рекомбинации. Анализ механизмов распада- рекомбинации СОз и S03, интерпретация, ряда известных экспериментальных данных в терминах функций распределениі.
3. Развитие "лестничной" модели применительно к системам многоатомных молекул в условиях с многомодовой колебательной неравновесностью. Определение корреляции между скоростью диссоциации п распределением внутренней энергии СОз в смесях с Аг И N2.
Научна» новизна работы состоит в следующем:
-
Результаты расчетов населенностей возбужденных уровней атома и иона аргона впервые сопоставлены с результатами прямого измерения населенностей ряда уровней Arl и Aril. Определены механизмы возникновения инверсии на раде переходов в атоме и ионе аргона. Оцененена константа скорости столкновительного перехода между 4р и 4s уровнями Aril.
-
Метод решения основного кинетического уравнения на базе лестнич-, ного приближения впервые распространен на глубокие стадии процесса диссоциацип, проанализировано поведение всего энергетического спектра' электронно- и колебательно - возбужденных состояний молекул СОа и SOj в процессе перехода к химическому равновесию,
-
Расчитаяа эволюция эмиссионных и абсорбционных свойств молекул С02 на возбужденных энергетических уровнях. Проанализирован механизм заселения и распада энергетических состоянийС03 выше барьера диссоциации.
-
Впервые проведено моделирование термического распада углехпшь го газа в условиях многомодовой колебательной неравновесности на основе, модели, комбинирующей поуровневый подход и лестничное приближение для описания взаимодействия колебательной релаксации и диссоциации трехатомной молекулы. '.-'. '
5. Предложен кинетический механизм взаимодействия высоковоэбу-
жденных колебательных состояний С02 и N2 и оценены константы скоро
стей энергообменных процессов между ВВС COj и Nj. Проведена оценка
средой величины энергии, передаваемой в столкновениях в системе СОг
Nj-Ar.
Научная и практическая ценность результатов работы определяется тем, что определены механизмы возникновения инверсия на раде переходов в атоме и ионе аргона; построены модели трансформации ФР малых многоатомных молекул в процессе диссоциации- рекомбинации; разработана модель термического распада углекислого газа в условиях многомодовой колебательной неравновесности; оценены константы скоростей энергообменных процессов ВВС в системе Срз - Nj и средние величины энергии, передаваемой в столкновениях в системе СОг - N2 - Аг.
"~" Достоверность и надежность представленных в диссертации реэультя
тов подтверждается сравнением с экспериментальными данными, полученными с помощью разнообразных современных методов исследования.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались па 20-м Международном Симпозиуме по ударным волнам (ISSW-20, Pasadena, 1995), 15-м Международном Коллоквиуме по динамике взрыва я реагирующих систем (Boudler, 1995), 1-й Международной Конференяии по неравновесным процессам в соплах и струях (Москва, 1995), Конференции по Физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1995), Ш-ей Международной школе-семинаре "Неравновесные процессы п их приложения" (Минск, 1998), XI Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 1993), а также на семинарах ИВТАН, НИЦ ТИВ, МГУ.
Результаты работы отражены в 17 публикациях.
Работа состоит из ЧЕТЫРЕХ ГЛАВ, ВВЕДЕНИЯ и ВЫВОДОВ, содержит 130 страниц, 38 иллюстраций и 3 таблицы.
