Integrales de colisión estado a estado y coeficientes de transporte en mezclas de oxígeno

Área de la Ciencia:

• Aerotermodinámica
• Cinética Química
• Dinámica de Fluidos Computacional

Sus antecedentes:

• Los coeficientes de transporte precisos son esenciales para modelar vuelos de alta velocidad y reentrada atmosférica.
• Los modelos existentes a menudo carecen de precisión a temperaturas extremas y para moléculas vibracionalmente excitadas.

Objetivo del estudio:

• Calcular los integrales de colisión de transporte resueltos por estado vibracional para los sistemas O2-O y O2-O2.
• Proporcionar un conjunto de datos completo para estos sistemas.
• Analizar el impacto de la excitación vibratoria en las propiedades de transporte y evaluar los modelos existentes.

Principales métodos:

• Se utilizó el método de trayectorias cuasiclásicas.
• Se emplearon superficies de energía potencial ab initio de alta precisión.
• Se aplicó un marco cinético estado a estado.

Principales resultados:

• La excitación vibratoria influye significativamente en los integrales de colisión y los coeficientes de transporte, con efectos amplificados a altas temperaturas.
• Los integrales de colisión variaron hasta un 50% entre los estados vibracionales fundamental y excitado.
• Se observaron desviaciones del modelo de Parker para los tiempos de relajación rotacional.

Conclusiones:

• Los modelos fenomenológicos tradicionales subestiman la viscosidad de cizallamiento y la conductividad térmica por encima de los 10.000 K en mezclas dominadas por moléculas.
• Estos modelos sobreestiman la viscosidad volumétrica en todas las temperaturas.
• El estudio proporciona datos de alta precisión y aclara los límites de aplicabilidad de los modelos para la dinámica de fluidos computacional.