Direktes Monte-Carlo-Simulationsverfahren fuer kontinuumsnahe Hyperschallstroemungen mit chemischen Reaktionen

Es werden phaenomenologische molekulare Wechselwirkungsmodelle mit Schwerpunkt auf der Modellierung chemischer Reaktionen fuer das direkte Monte-Carlo-Simulationsverfahren entwickelt. Diese werden ergaenzt durch rechentechnisch effiziente Verfahren, die unter anderem eine schnelle Bewegung der Teilchen durch strukturierte und unstrukturierte Gitter ermoeglichen. Fuer eine kalte Stroemung wird der Widerstand im Uebergangsbereich von Kontinuumsstroemung bis zur freien Molekuelbewegung detailliert untersucht und mit einem Experiment verglichen. Eine heisse Zylinderumstroemung, bei der es in Kontinuumsnaehe noch zu grossen Abweichungen vom thermischen und chemischen Gleichgewicht kommt, wird ebenfalls berechnet und mit entsprechenden Navier-Stokes-Rechnungen verglichen. Desweiteren wird der Einfluss chemischer Reaktionen im Gas auf die sich im Nachlauf ausbildende Wirbelstruktur untersucht. (orig.)Phenomenological models for the use in the 'direct simulation Monte-Carlo' method are studied. Emphasis is given to the modeling of chemical reactions. The use of these models is enhanced due to new computational techniques, allowing e.g. a more efficient movement of particles in structured and unstructured grids. The drag of a cylinder in the transitional regime of cold hypersonic flows is calculated and detailed comparisons to an experiment are made. The hypersonic flow with chemical reactions past a cylinder is simulated as well. Available nonequilibrium Navier-Stokes results for the same flow are used for comparison. The influence of chemical reactions on the wake structure behind the cylinder is also investigated. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RN 437(93-01) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman