Effets de non-équilibre rotationnel et vibratoire dans l'écoulement hypersonique raréfié

Les résultats d'une enquête sur les méthodes de calcul du transfert d'énergie dans la méthode de Simulation de Monte Carlo Directe sont rapportés. Une description est faite d'un modèle d'échange d'énergie récemment développé qui traite des modes translationnels et rotationnels. Un nouveau modèle pour simuler le transfert d'énergie entre les modes translationnels et vibratoires est également expliqué. Ce modèle permet au temps de relaxation vibratoire de suivre la dépendance de la température prédite par la théorie de Landau-Teller à des températures modérées. Pour des températures supérieures à environ 8000 K, le modèle vibratoire est étendu pour inclure un résultat empirique pour le temps de relaxation. L'effet de l'introduction de ces nombres de collision dépendants de la température dans la technique DSMC est évalué en effectuant des calculs représentatifs de la ligne de stagnation d'un véhicule spatial hypersonique. Les effets de non-équilibre thermique et chimique sont inclus tandis que les conditions d'écoulement ont été choisies de manière à ce que l'ionisation et le rayonnement puissent être négligés. L'introduction de ces nouveaux modèles se révèle significativement affecter le degré de non-équilibre thermique observé dans le champ d'écoulement. De plus grandes différences, et plus variées, dans les résultats obtenus avec les différentes probabilités d'échange d'énergie sont observées lorsque qu'une quantité significative d'énergie interne est incluse dans le calcul de non-équilibre chimique.