Возбуждение электронных состояний и ионизация атомов за сильными ударными волнами в воздухе
При анализе структуры релаксационной зоны за сильными ударными волнами (УВ) в воздухе (V > 9 км/с) применительно к экспериментам в ударных трубах или расчетах обтекания и конвективно-лучистого теплообмена спускаемых аппаратов из-за нарушения локального термодинамического равновесия возникают существенные трудности при выборе констант скоростей ионизации атомов азота и кислорода. В общем случае из-за сложного взаимодействия процессов, протекающих в сжатом слое, ионизация атомов и структура релаксационной зоны за фронтом УВ не описывается в рамках традиционной модели, в которой решается задача Коши с начальными условиями на скачке уплотнения с использованием констант ионизации атомов электронным ударом, зависящих только от температуры электронов. Большие погрешности в определении параметров ударного слоя получаются также и при решении задачи обтекания с использованием уравнений Навье-Стокса и упомянутых констант ионизации атомов. В данной работе на основе анализа имеющихся экспериментальных и расчетно-теоретических данных о процессах возбуждения, ионизации и излучения атомов показано, что скорость ионизации атомов электронным ударом при больших скоростях зависит от температуры, давления и размеров рассматриваемой области и может быть определена только в результате решения задачи с использованием столкновительно-радиационной модели. При использовании такой модели отпадает необходимость выбора константы скорости ионизации и использования дополнительных предположений о распределении атомов по возбуждённым состояниям.