论文摘要：多组分高温电离气体物性参数的计算研究

        多组分高温部分电离气体在航空航天、材料加工等领域有着广泛的应用。开展相应过程的理论分析和数值模拟，可以预测在各种装置内等离子体的传热流动过程、增加对其物理过程的认识和理解。而获得覆盖较宽温度和压力范围工作气体的热力学和输运性质是开展上述数值模拟的重要前提条件。本文在已有文献基础上，开展了局域热力学平衡和双温度条件下氩氢等离子体物性计算，为今后开展相关研究奠定了基础。
        采用经典热力学方法，联立求解Saha方程、气体状态方程、电中性方程等获得了多组分等离子体的热力学性质；采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法，计算获得了氩氢等离子体的粘性系数、热导率和电导率等输运性质。由于输运物性在很大程度上依赖于碰撞积分的准确性，而目前文献报道的碰撞积分数据还存在一定程度的分歧。因此，本文从等离子体组分粒子之间碰撞积分的定义、计算方法出发，分析推导了不同类别的平均有效碰撞积分。计算获得的局域热力学平衡条件下的输运性质结果与文献报道数据符合良好。
        本文还分别采用纯氨和氮氢混合物模拟氨作为推进剂，采用可求解可压缩流动与传热的全速度SIMPLE算法对低功率电弧加热发动机内的传热与流动进行数值模拟研究，获得了发动机内的温度、速度分布以及发动机的推力、比冲等性能参数。模拟结果表明，采用纯氨和氮氢模拟氨作为推进剂，对应的发动机内传热与流动规律基本一致；但由于氨气在温度升高过程中需要经历更复杂的解离反应，吸收能量更多，因而相比氮氢混合物，采用纯氨气可以获得更高的弧电压和输入功率。

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