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2025 article

Finite-Rate Modeling of Air–Carbon Ablation in a Plasma Wind Tunnel

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Rattachement africain : us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Hypersonic flight produces reactive high-temperature gas in the shock layer, often in a state of thermochemical nonequilibrium. This gas can react with the vehicle’s surface and remove significant amounts of material, known as chemical ablation. The gas–surface interface is often in chemical nonequilibrium and may require a finite-rate surface-chemistry model to accurately characterize ablation. Recently, a new finite-rate air–carbon ablation (ACA) model for hypersonics was introduced based on molecular beam experimental data. The model captures temperature and pressure dependence of the surface reactions. However, it is based on low-pressure molecular beam data, and therefore it needs to be evaluated at high-pressure conditions relevant to hypersonic flight. This work exercises the ACA model in a high-fidelity simulation of a recent graphite ablation experiment performed in a Plasmatron facility at the von Kármán Institute. At the stagnation point, the simulation predicts the experimental total recession within 0.3 mm (6.7%), the recession rate within [Formula: see text] (17.7%), and the surface temperature 150 K (6.6%) lower. In addition, results away from the stagnation point are compared to the experiment, demonstrating comparable surface trends. The simulation is repeated with an equilibrium-based state-of-the-practice [Formula: see text] ablation model, the results of which agree with the ACA simulations. These results provide an encouraging first step in proving the high-pressure validity of the model’s predictions; however, additional comparisons will be needed to fully validate the ACA model, particularly in the reaction-limited regime.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Finite-Rate Modeling of Air–Carbon Ablation in a Plasma Wind Tunnel
Date Crossref
01/04/2026
Éditeur
American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

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