Propagação do som em misturas binárias de gases rarefeitos via solução numérica do modelo de McCormack para a equação não-estacionária de Boltzmann.

Resumo

No presente trabalho o problema de propagação do som em uma mistura binária de gases rarefeitos monoatômicos é investigado numericamente com base no modelo de McCormack para a equação de Boltzmann linearizada. A fonte de ondas sonoras é uma placa plana e infinita que oscila na direção normal ao seu próprio plano com frequência de oscilação arbitrária. As propriedades de equilı́brio da mistura gasosa nas proximidades da placa são perturbadas devido à propagação do som. Consequentemente, os desvios das macrocaracterı́sticas da mistura tais como velocidade, desvios de temperatura e pressão, etc., dos respectivos valores no estado de equilı́brio são as quantidades de interesse. O problema é resolvido via método de velocidades discretas, assumindo-se reflexão difusa das partı́culas gasosas na placa oscilatória. Um potencial de interação intermolecular realı́stico, baseado em dados experimentais para os coeficientes de transporte da mistura, é utilizado. As amplitudes e fases das caracterı́sticas macroscópicas da mistura Hélio-Xenônio à temperatura de 300 K são determinadas para um amplo intervalo de parâmetro de rarefação, definido como a razão entre a frequência das colisões intermoleculares e a frequência do som. Uma comparação entre os resultados obtidos para a mistura considerada e no limite correspondendo a um único gás é realizada.