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Modeling of Chemical Reactions in Rarefied Gas Flows by the Kinetic Fokker-Planck Method

Basov, Leo und Grabe, Martin (2023) Modeling of Chemical Reactions in Rarefied Gas Flows by the Kinetic Fokker-Planck Method. In: SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23). SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23), 2023-02-26 - 2023-03-03, Amsterdam, Niederlande.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
1MB

Offizielle URL: https://www.siam.org/conferences/cm/conference/cse23

Kurzfassung

Flows encountered in space applications, like atmospheric reentry or thruster plume expansion and interactions, can be described by the well-known Boltzmann equation. A common approach to numerically solve it is the Direct Simulation Monte-Carlo (DSMC). The method is very efficient for high Knudsen numbers but becomes increasingly computationally intensive when approaching the continuum limit. In this regime the Boltzmann equation can be numerically solved using the recently proposed kinetic Fokker-Planck method which, like DSMC, relies on simulated particles to transport mass, momentum and energy through the flow domain, but does not resolve individual collisions. While this approach has been extended to mixtures and diatonic gases, the modeling of chemical reactions remains a research topic. Many problems arise from the fact that properties of the reactants need to be considered to evaluate a chemical reaction. This contradicts the Fokker-Planck approach that achieves its linear scaling in terms of particle numbers by forgoing the creation of interaction pairs. In this presentation we propose a novel approach to model chemical reactions in the Fokker-Planck framework which aims to conserve mass, energy and momentum while retaining the performance advantages in areas of high density.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194345/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Modeling of Chemical Reactions in Rarefied Gas Flows by the Kinetic Fokker-Planck Method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Basov, Leoleo.basov (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4133-7876NICHT SPEZIFIZIERT
Grabe, MartinMartin.Grabe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0361-2734NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2023
Erschienen in:SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Fokker-Planck, DSMC, Chemistry
Veranstaltungstitel:SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23)
Veranstaltungsort:Amsterdam, Niederlande
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:26 Februar 2023
Veranstaltungsende:3 März 2023
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Basov, Leo
Hinterlegt am:05 Apr 2023 11:31
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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