System of Model Kinetic Equations for a Multicomponent Gas

Yu. A. Nikitchenko; Никитченко Ю. А.; S. A. Popov; Попов С. А.; N. I. Sergeeva; Сергеева Н. И.

doi:10.31857/S0040364423050113

System of Model Kinetic Equations for a Multicomponent Gas

Authors: Nikitchenko Y.A.¹, Popov S.A.¹, Sergeeva N.I.¹
Affiliations:
1. Moscow Aviation Institute (National Research University)
Issue: Vol 61, No 5 (2023)
Pages: 736-743
Section: Heat and Mass Transfer and Physical Gasdynamics
URL: https://kazanmedjournal.ru/0040-3644/article/view/653076
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423050113
ID: 653076

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

A mathematical model of a multicomponent gas flow based on a model kinetic equation is presented. Flows of multicomponent monatomic perfect gases are considered. The model is tested using the example of the problem of the shock wave profile for a mixture of argon and helium in various proportions. It is shown that the model provides satisfactory agreement with the experimental data.

About the authors

Yu. A. Nikitchenko

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: nikitchenko7@yandex.ru
Moscow, Russia

S. A. Popov

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: flowmech@mail.ru
Moscow, Russia

N. I. Sergeeva

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Author for correspondence.
Email: natasg@outlook.com
Moscow, Russia

References

Сон К.Э. Редуцирование полной системы уравнений химической кинетики для течений многокомпонентных высокотемпературных газов на основе метода частичного локального равновесия // ТВТ. 2020. Т. 58. № 1. С. 81.
Хомкин А.Л., Шумихин А.С. Трехкомпонентная химическая модель неидеальной плазмы “для пользователей” // ТВТ. 2021. Т. 59. № 1. С. 3.
Великодный В.Ю., Качармин С.В. Структура ударных волн в трехкомпонентных газовых смесях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Т. 10. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-10/articles/326/
Демидов И.В., Кузнецов М.М., Кулешова Ю.Д., Тихоновец А.В. Асимптотически точное значение функции распределения пар молекул в ударно сжатой сильно диспергированной смеси газов // IX Поляховские чтения. Матер. Междун. науч. конф. по механике. 9–12 марта 2021. СПб.: Изд-во ВВМ, 2021. С. 471.
Demidov I.V., Kuznetsov M.M., Kuleshova Y.D., Tikhonovets A.V. Analytical Theory of High-speed Nonequilibrium in a Binary Mixture of Gases with a Predominant Light Component // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2056. 012008.
Harris W.E., Bienkovski G.K. An Asymptotic Theory of Shock Structure in Binary Gas Mixtures of Disparate Masses // Rarefied Gas Dynamics. 1969. V. 6. P. 397.
Bird G.A. The Structure of Normal Shock Waves in a Binary Gas Mixture // J. Fluid Mech. 1968. V. 31. Pt. 4. P. 657.
Куликов С.В., Соловьева М.Е. Об эффективности статистического моделирования ударной волны в газовой смеси // ЖВМиМФ. 1988. Т. 28. № 12. С. 1867.
Куликов С.В. Поступательная неравновесность трехкомпонентного газа во фронте ударной волны // МЖГ. 1997. № 4. С. 171.
Райнес А.А. Численное исследование температурных макропараметров в ударной волне в бинарной смеси газов на базе кинетического уравнения Больцмана // МЖГ. 2003. № 1. С. 154.
Бочкарев А.А., Ребров А.К., Тимошенко Н.И. Структура ударной волны в смеси Ar‒He // Изв. СО АН СССР. 1976. № 3. Вып. 1. С. 76.
Ворошилова Ю.Н. Модельные кинетические уравнения и описание газовых потоков на разных стадиях релаксации // Вестн. СПб. ун-та. Математика. Механика. Астрономия. 2018. Т. 5(63). Вып. 2. С. 278.
Oguchi H. A Kinetic Model for a Binary Mixture and its Application to a Shock Structure // Rarefied Gas Dynamics. 1967. V. 1. P. 745.
Abe K., Oguchi H. Shock Wave Structure in Binary Gas Mixture // Rarefied Gas Dynamics. 1969. V. 6. P. 425.
Pirner M. Kinetic Modeling of Gas Mixtures. Würzburg: Würzburg University Press, 2018. 222 p.
Никитченко Ю.А. Модельное кинетическое уравнение многоатомных газов // ЖВМиМФ. 2017. Т. 57. № 11. С. 1882.
Ларина И.Н., Рыков В.А. Метод расщепления второго порядка точности для решения уравнения Больцмана // Матем. моделирование. 2002. Т. 14. № 8. С. 96.
Ларина И.Н., Рыков В.А. Метод численного решения уравнения Больцмана при малых числах Кнудсена // Матем. моделирование. 2000. Т. 12. № 6. С. 109.
Коган М.Н. Динамика разреженного газа. М.: Наука, 1967. 440 с.