Thermochemical non-equilibrium effects in turbulent hypersonic boundary layers

高超音速 边界层 机械 湍流 湍流动能 马赫数 激发态 热平衡 材料科学 热力学平衡 振动温度 湍流普朗特数 振动能量弛豫 热力学 物理 雷诺数 原子物理学 努塞尔数
作者
Donatella Passiatore,Luca Sciacovelli,Paola Cinnella,Pascazio Giuseppe
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:941 被引量:7
标识
DOI:10.1017/jfm.2022.283
摘要

A hypersonic, spatially evolving turbulent boundary layer at Mach 12.48 with a cooled wall is analysed by means of direct numerical simulations. At the selected conditions, massive kinetic-to-internal energy conversion triggers thermal and chemical non-equilibrium phenomena. Air is assumed to behave as a five-species reacting mixture, and a two-temperature model is adopted to account for vibrational non-equilibrium. Wall cooling partly counteracts the effects of friction heating, and the temperature rise in the boundary layer excites vibrational energy modes while inducing mild chemical dissociation of oxygen. Vibrational non-equilibrium is mostly driven by molecular nitrogen, characterized by slower relaxation rates than the other molecules in the mixture. The results reveal that thermal non-equilibrium is sustained by turbulent mixing: sweep and ejection events efficiently redistribute the gas, contributing to the generation of a vibrationally under-excited state close to the wall, and an over-excited state in the outer region of the boundary layer. The tight coupling between turbulence and thermal effects is quantified by defining an interaction indicator. A modelling strategy for the vibrational energy turbulent flux is proposed, based on the definition of a vibrational turbulent Prandtl number. The validity of the strong Reynolds analogy under thermal non-equilibrium is also evaluated. Strong compressibility effects promote the translational–vibrational energy exchange, but no preferential correlation was detected between expansions/compressions and vibrational over-/under-excitation, as opposed to what has been observed for unconfined turbulent configurations.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
bbdx完成签到,获得积分10
1秒前
YY完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
燕子发布了新的文献求助10
5秒前
yuyu完成签到 ,获得积分10
6秒前
sunwen完成签到,获得积分10
14秒前
海皇星空完成签到,获得积分10
17秒前
今后应助lyfsci采纳,获得10
18秒前
香蕉觅云应助氟锑酸采纳,获得10
19秒前
666完成签到,获得积分10
19秒前
缪尔岚完成签到,获得积分10
19秒前
失眠的血茗完成签到,获得积分10
21秒前
25秒前
27秒前
28秒前
30秒前
无花果应助蓝色芒果采纳,获得10
32秒前
领导范儿应助滴滴滴采纳,获得10
32秒前
Lea发布了新的文献求助10
32秒前
邰归完成签到 ,获得积分10
33秒前
氟锑酸发布了新的文献求助10
34秒前
归尘发布了新的文献求助10
37秒前
yui关注了科研通微信公众号
39秒前
是真的完成签到 ,获得积分10
43秒前
赘婿应助an采纳,获得10
48秒前
乐乐应助爱听歌笑寒采纳,获得10
53秒前
霸气的代天完成签到,获得积分10
54秒前
jbtjht发布了新的文献求助10
55秒前
56秒前
xjy完成签到,获得积分10
58秒前
完美世界应助是真的采纳,获得10
58秒前
徐涛完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
完美世界应助Jiaowen采纳,获得10
1分钟前
an发布了新的文献求助10
1分钟前
无算浮白发布了新的文献求助10
1分钟前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
所所应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
今后应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
Mixing the elements of mass customisation 360
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
Political Ideologies Their Origins and Impact 13th Edition 260
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3781324
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3326844
关于积分的说明 10228534
捐赠科研通 3041858
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1669603
邀请新用户注册赠送积分活动 799153
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758751