Entwicklung und Anpassung von Streukernmodellen der Molekül-Oberflächenwechselwirkung und ihre Anwendung in der numerischen Simulation verdünnter Hyperschallströmungen

Abstract

Auf der Grundlage von gemessenen Streuverteilungen werden Streukerne der Molekül-Oberflächenwechselwirkung entwickelt bzw. angepaßt. Der Schwerpunkt liegt dabei in der klassischen Beschreibung der Rotationsfreiheitsgrade zweiatomiger Moleküle, die an Einkristall- oder technischen Oberflächen direkt oder durch Adsorption/Desorption gestreut werden. Die an der technischen Oberfläche in einer verdünnten Hyperschallströmung erhaltenen experimentellen Ergebnisse werden durch ein Monte-Carlo-Direktsimulationsverfahren (DSMC-Verfahren) ergänzt, um eine geeignete Streukernmodellierung durchführen zu können. Die beiden wichtigsten physikalischen Effekte, die bei den behandelten Streusystemen auftreten können, sind der Rotationsregenbogen- und der Rotational-Cooling-Effekt. Die vorgestellten Streukernmodelle für den Rotational-Cooling-Effekt werden in DSMC-Rechnungen einer verdünnten Stickstoffhyperschallströmung um einen Kegel eingesetzt.