基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，采用原子、分子、离子等粒子的能级布居数表征高温气体状态，并将其作为高温气体试验研究手段的测量目标和数值仿真手段的计算目标，从而促进两种手段的有效融合，拓展高超声速高温气体非平衡流动研究方法。本发明专利技术提出一种基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，采用粒子能级布居数表征高温气体状态，不依赖粒子能级服从玻尔兹曼分布函数的平衡假设，比温度状态参数更根本，能实现高温气体状态的量子态分辨，更适用于非平衡高温气体流动研究。用于非平衡高温气体流动研究。用于非平衡高温气体流动研究。

【技术实现步骤摘要】
基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法


[0001]本专利技术涉及高温气体微观特性研究领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法。

技术介绍

[0002]高超声速飞行器特别是星际飞行器在进入大气层时面临极高温度气体热环境，气体内部分子振动能、电子能等内能模态激发，离解、电离、复合等化学反应强烈，辐射跃迁、粒子碰撞过程繁多，热化学平衡过程复杂，严重影响飞行器力/热环境准确预测和飞行器安全。对高温气体热化学特性进行准确诊断和研究，是高超声速流动基础前沿研究的重点。以往一般采用振动温度、转动温度、电子激发温度等多温度参数表征高温气体微观状态，而这些温度的定义都基于相应振动能级、转动能级和电子能级服从玻尔兹曼分布函数的能级平衡假设，不能满足能级非平衡问题研究。而在高超声速高焓流场中，往往出现这类非平衡现象，特别是分子振动能级非平衡现象。另一方面，当前对高温气体流动的研究包括实验研究和数值仿真研究两种手段，并以实验测量的热流、焓值、温度、压力等宏观参数来检验数值计算的准确性。以这些宏观参数为比较目标的实验研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，其特征在于，包括：步骤一，基于各类光谱技术测量得到得高温气体中原子、分子、离子的能级布居数，通过分析所述粒子布居数的产生机理和演化规律，以建立高温气体初步微观理论模型；步骤二，基于数值仿真手段对高温气体及其宏观流动进行计算，将计算得到的相应粒子能级布居数又与试验测量结果进行对比融合，以通过反复迭代最终建立准确且可计算的高温气体模型；其中，所述能级布居数是指高温气体中原子、分子、离子等粒子在各自不同量子能级上的分布数量或比例。2.如权利要求1所述的基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，其特征在于，在对于原子和单原子离子，其量子能级包括指电子态能级；对于分子和多原子离子，其量子能级包括电子态能级、振动态能级和转动态能级。3.如权利要求1所述的基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，其特征在于，所述光谱技术被配置为采用吸收光谱技术、辐射光谱技术、荧光光谱技术、击穿光谱技术中，能与高温气体微观粒子能级布居数相关联的一项光谱技术或多项光谱技术的组合。4.如权利要求1所述的基于粒子能级布居数的高温气体测量与计算融合方法，其特征在于，在步骤二中，在采用数值仿真手段对高温气体量子态分辨进行计算的过程中，被配置为包括基于玻尔兹曼分布函数的平衡量子态间接计算和不依赖于玻尔兹曼分布假设的非平衡量子态直接计算。5.如权利要求1所述的基于粒子能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫，王磊，粟斯尧，胡华雨，吴俊林，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：