Физико-химическая модель смеси СО2 + N2 при высоких температурах
Представлена физико-химическая модель газофазных и гетерогенных процессов, протекающих в высокотемпературных газовых смесях, моделирующих марсианскую атмосферу. Константы скоростей газофазных реакций и переносные свойства выбирались на основании анализа весьма многочисленных литературных данных. Для исследования взаимодействия высокотемпературной смеси газа, моделирующей атмосферу Марса (смесь углекислого газа с азотом - CO2(97%)+N2(3%)) с различными материалами и разработки модели такого взаимодействия проводились эксперименты в ВЧ плазмотроне мощностью 1 МВт с тремя образцами, обладающими различными каталитическими свойствами (относительно рекомбинации компонентов плазмы СО2): серебро, кварц и медь для двух характерных уровней энтальпии потока - 9 и 13.8 МДж/кг (соответствующие скорости V= 4.24 и 5.25 км/с) и нескольких уровней полного давления в диапазоне от 10 до 80 гПа. Такие экспериментальные условия соответствуют двум высотным точкам пологой (штормовой) траектории входа, разрабатываемого в Европейском космическом агентстве (ЕКА) совместно с Россией зонда EXOMARS. Валидация разработанной модели проводилась на основе сравнения численных расчетов с измерениями тепловых потоков и перепадов полного и статического давлений около охлаждаемых зондов, а также с результатами специально поставленного эксперимента по теплообмену модели из стеклопластика, обтекаемой струей смеси углекислого газа с азотом, нагреваемой в ВЧ-плазмотроне.