Numerische Verfahren zur Berechnung des Energietransportes in Wasserstoff-Luft- und Methan-Luft-Gemischen:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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Autor: Aretz, Wilfried
Jahr: 1996
SCHRITT- m MM^M BERICHTE «Vljl Dipl.-Ing. Wilfried Aretz, Aachen Numerische Verfahren zur Berechnung des Energietransportes in Wasserstoff/ Luft- und Methan/Luft- Gemischen Reihe 20 : Rechnerunterstützte Verfahren Nr. 211 VH VERLAS
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Problemstellung 1 2 Theoretische Grundlagen 4 2.1 Kinetische Gastheorie und Kontinuumsmechanik................ 4 2.2 Zustandsgrößen reiner Gase........................... 9 2.2.1 Zustandssummen der Atome und Moleküle............... 10 2.2.2 Modelle der inneren Energie und der Wärmekapazität von Molekülen 13 2.3 Transportkoeffizienten nach Chapman-Enskog................. 18 2.3.1 Molekularer Energietransport in Gleichgewichtsnähe.......... 18 2.3.2 Mehr-Temperaturen-Modell im thermischen Nichtgleichgewicht .... 24 2.3.3 Allgemeine Formulierungen der Transportgrößen für Gemische .... 28 2.4 Relaxation der inneren Freiheitsgrade...................... 32 2.4.1 Rotationsrelaxation............................ 33 2.4.2 Vibrationsrelaxation........................... 36 3 Eingangsgrößen der Berechnungen 40 3.1 Experimentell abgesicherte Daten........................ 40 3.1.1 Zustandsgrößen, Wärmeleitfähigkeiten, Relaxationszeiten ...... 41 3.2 Bestimmung konsistenter Potentialparameter.................. 47 3.2.1 Potentialfunktionen der intermolekularen Wechselwirkung ...... 47 3.2.2 Methoden zur Bestimmung der Kollisionsparameter.......... 49 3.2.3 Parameter der inelastischen Kollisionen................. 54 4 Wärmeleitung und Wärmeübergang 63 4.1 Fourier’sche Wärmeleitfähigkeit im chemischen Gleichgewicht......... 63 4.1.1 Bereitstellung der Eingangsgrößen.................... 64 4.1.2 Untersuchungen der exakten Gleichungssysteme............ 66 4.1.3 Empirische Näherungen der Wärmeleitfähigkeit............ 74 4.2 Wärmeleitung reagierender Gemische im chemischen Gleichgewicht ..... 84 4.2.1 Wärmeleitung durch Diffusionsvorgänge in reagierenden Gemischen . 84 4.2.2 Wärmeleitung in dissoziierenden Gasen bei chemischem Gleichgewicht 88 4.2.3 Wärmeleitung in Brennstoff/Oxidator-Gemischen bei chemischem Gleichgewicht............................... 94 4.3
Wärmeleitung und Wärmeübergang in Nichtgleichgewichtsströmungen .... 104 4.3.1 Navier-Stokes-Code CELHYO...................... 104 4.3.2 Wärmeübergang in einer laminaren Hochenthalpie-Staupunktströmung 106 5 Zusammenfassung und Ausblick 111 V
I Anhang 115 1.1 Gleichungen der Transportgrößen........................ 115 1.2 Stoffdaten.............. 122 1.3 Potentialdaten................................... 126 II Literaturverzeichnis 133 VI
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