Argon Radiation Behind a Strong Shock Wave: Experiment and Direct Simulation by the Monte Carlo Method

P. V. Kozlov; Козлов П. В.; A. L. Kusov; Кусов А. Л.; N. G. Bykov; Быкова Н. Г.; I. E. Zabelinskii; Забелинский И. Е.; V. Yu. Levashov; Левашов В. Ю.; G. Ya. Gerasimov; Герасимов Г. Я.

doi:10.31857/S0207401X23040106

Argon Radiation Behind a Strong Shock Wave: Experiment and Direct Simulation by the Monte Carlo Method

Authors: Kozlov P.V.¹, Kusov A.L.¹, Bykov N.G.¹, Zabelinskii I.E.¹, Levashov V.Y.¹, Gerasimov G.Y.¹
Affiliations:
1. Institute of Mechanics, Moscow State University
Issue: Vol 42, No 4 (2023)
Pages: 57-63
Section: Combustion, explosion and shock waves
URL: https://cardiosomatics.ru/0207-401X/article/view/674879
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23040106
EDN: https://elibrary.ru/MXCLGM
ID: 674879

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The radiation characteristics of shock-heated argon are measured in the shock-wave velocity range of 4.5 to 7.8 km/s at gas pressures ahead of the shock wave front of 0.25, 1.0, and 5.0 Torr. Time-integrated sweeps of radiation and the time dependences of the radiation intensity of shock-heated argon at the wavelength of 420 nm are obtained in absolute units. The results of direct statistical simulation by the Monte Carlo method of radiation-chemical processes in the argon behind the front of a strong shock wave are presented. The model takes into account the processes of excitation and ionization of an atom by electron impact, emission and absorption for a discrete spectrum, bremsstrahlung, photoionization, and photorecombination, as well as the broadening of atomic lines. The experimental and calculated data are compared.

Keywords

shock wave, experiment, shock tube, nonequilibrium radiation, argon, DSMC method

References

Surzhikov S. // AIAA Paper. 2017. № 2017-1147.
Park C. Nonequilibrium Hypersonic Aerothermodynamics. N.Y.: Wiley, 1990.
Суржиков С.Т. // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 7. С. 48.
Johnston C.O., Brandis A.M. // J. Spacecr. Rockets. 2015. V. 52. P. 105.
Суржиков С.Т. Компьютерная аэрофизика спускаемых космических аппаратов. Двухмерные модели. М.: Физматлит, 2018.
Lemal A., Jacobs C.M., Perrin M.-Y. et al. // J. Thermophys. Heat Transfer. 2016. V. 30. P. 197.
Kano K., Suzuki M., Akatsuka H. // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. V. 9. P. 314.
Kapper M.G., Cambier J.-L. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. № 113308.
Abrantes R.J.E., Karagozian A.R., Bilyeu D., Le H.P. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 216. P. 47.
Evdokimov K.E., Konischev M.E., Pichugin V.F., Sun Z. // Resour.-Effic. Technol. 2017. V. 3. P. 187.
Chai K.-B., Kwon D.-H. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 227. P. 136.
Dzierżęga K., Zawadzki W., Sobczuk F. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 237. № 106635.
Sun J.-H., Sun S.-R., Zhang L.-H., Wang H.-X. // Plasma Chem. Plasma Process. 2020. V. 40. P. 1383.
Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 12. С. 23.
Забелинский И.Е., Козлов П.В., Акимов Ю.В. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 22.
Козлов П.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 26.
Bird G.A. Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows. Oxford: Clarendon Press, 1994.
Mewes D., Mayinger F. // Rarefied Gas Dynamics. Heat and Mass Transfer. Berlin: Springer, 2005. P. 275.
Кусов А.Л. // Мат. моделирование. 2015. Т. 27. № 12. С. 33.
Titarev V.A., Frolova A.A., Rykov V.A. et al. // J. Comput. Appl. Math. 2020. V. 364. № 112354.
Beyer J., Pfeiffer M., Fasoulas S. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 280. № 108083.
Кусов А.Л., Левашов В.Ю., Герасимов Г.Я. др. // Физ.-хим. кинетика в газ. динамике. 2020. Т. 21. № 2. С. 1.
Zatsarinny O., Bartschat K. // J. Phys. B. 2004. V. 37. № 23. P. 4693.
Zatsarinny O., Wang Y., Bartschat K. // Phys. Rev. A. 2014. V. 89. 022706.
Hoshino M., Murai H., Kato H. et al. // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 585. P. 33.
Filipović D.M., Marinković B.P., Pejčev V., Vušković L. // J. Phys. B. 2000. V. 33. № 11. P. 2081.
Бай Ши-и. Динамика излучающего газа. М.: Мир, 1968.
Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Физматлит, 2008.
Jung Y.-D., Kim C.-G. // J. Plasma Phys. 2002. V. 67. P. 191.
Левашов В.Ю., Козлов П.В., Быкова Н.Г., Забелинский И.Е. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 1. С. 16.
Collen P.L., Doherty L.J., McGilvray M. // Intern. Conf. FAR-2019. 2019. № 1053360.
Bristow M.P.F. // UTIAS. Tech. Rep. № 158. 1971.