Simulação direta de Monte Carlo de ondas de choque com base no potencial ab initio

Abstract

Resumo: Neste trabalho foram obtidas as estruturas de ondas de choque unidimensionais em gases monoatômicos diluídos, utilizando a simulação direta de Monte Carlo, para um amplo espectro de números de Mach. Foram realizados cálculos para os potenciais de interação intermolecular de esferas rígidas e para os potenciais ab initio para o hélio e o argônio. Os potenciais ab initio são potenciais realísticos, obtidos a partir de princípios físicos básicos, que não fazem uso de dados experimentais para sua resolução. Resultados para a inclinação máxima dos perfis das propriedades termodinâmicas do gás são apresentados, para números de Mach do escoamento supersônico entre 1, 1 e 10. O uso do potencial ab initio permitiu que os resultados fossem obtidos sem o uso de parâmetros de ajuste a dados experimentais, com um erro estatístico menor que 0, 5%.

Abstract: In this work the structure of one-dimensional shock waves in monatomic dilute gases were computed applying the direct simulation Monte Carlo method for a wide range of Mach number. Calculations were carried out for hard spheres interatomic potential and ab initio potential for argon and helium. The ab initio potential are realistic potentials obtained from basic physical principles, without any data from experiments. Results for the maximum slope of the thermodynamic properties of the gas are given for upstream Mach numbers between 1.1 and 10. The ab initio potential allows the results to be obtained without the use of any experimental data with the numerical error less than 0.5%.