Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, вуза-участника НОЦ мирового уровня «Инженерия будущего», создали математическую модель, которая учитывает сложные неравновесные процессы, происходящие в высокоскоростных газовых потоках и на поверхности твердых объектов. Эта модель имеет большое значение для проектирования тепловой защиты космических аппаратов, особенно при их входе в атмосферы планет.
«В рамках нашего исследования была разработана математическая модель, учитывающая неравновесные процессы в газе и на поверхности: адсорбцию/десорбцию, возбуждение и дезактивацию колебательных степеней свободы, гетерогенные химические реакции.»
- заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ Елена Кустова
Неравновесные газовые потоки возникают при очень высоких скоростях и температурах. Эти условия приводят к микроскопическим процессам, таким как перераспределение внутренней энергии, химические реакции и ионизация молекул, которые происходят на кратчайших временных масштабах. Ученые изучают эти процессы, чтобы лучше понять, как газ взаимодействует с поверхностью космических аппаратов.
«Это позволило детально описать динамику и кинетику разреженного неравновесного газа вблизи поверхности твердых тел. Главной особенностью полученных граничных условий является способность корректно интерпретировать эффекты физического взаимодействия газа с поверхностью тела и учитывать влияние межфазных гетерогенных химических реакций»,
— рассказала заведующая кафедрой гидроаэромеханики СПбГУ Елена Кустова.
Этот метод может быть полезен при проектировании тепловой защиты для космических аппаратов, позволяя уменьшить объем теплоизоляционных материалов и, таким образом, увеличить полезную нагрузку. Модель успешно протестирована на примере входа космического аппарата в атмосферу Земли и может быть применена в различных инженерных задачах, связанных с аэродинамикой и теплопередачей.
Больше интересных новостей вы сможете найти в нашем канале в Telegram.