+ All Categories
Home > Documents > Development of Mutation++: MulticomponentJun 26, 2014  · Development of Mutation++: Multicomponent...

Development of Mutation++: MulticomponentJun 26, 2014  · Development of Mutation++: Multicomponent...

Date post: 05-Feb-2021
Category:
Upload: others
View: 2 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
37
Development of Mutation ++ : Multicomponent Thermodynamic and Transport Properties for Ionized Plasmas written in C++ J.B. Scoggins 1,2 , Thierry Magin 1,2 1 von Karman Institute for Fluid Dynamics, Aerospace and Aeronautics Dept. 2 Ecole Centrale Paris, Laboratoire EM2C 26 June 2014, NASA Ames Research Center Applied Modeling & Simulation (AMS) Seminar Series
Transcript
  • Development of Mutation++: Multicomponent Thermodynamic and Transport Properties for Ionized

    Plasmas written in C++J.B. Scoggins1,2, Thierry Magin1,2!

    1von Karman Institute for Fluid Dynamics, Aerospace and Aeronautics Dept.!2Ecole Centrale Paris, Laboratoire EM2C

    26 June 2014, NASA Ames Research Center

    Applied Modeling & Simulation (AMS) Seminar Series

  • --

    FP7 ERC Starting Grant

    2

    “Multiphysics models and simulations for reacting and plasma flows applied to the space exploration program.”

    AEROSPACEPHYS

    Helber et al., AIAA-2014-2122!Turchi et al., AIAA-2014-2125

  • --

    FP7 ERC Starting Grant

    2

    “Multiphysics models and simulations for reacting and plasma flows applied to the space exploration program.”

    AEROSPACEPHYS

    Mutation++Helber et al., AIAA-2014-2122!Turchi et al., AIAA-2014-2125

  • --

    Motivation from CFD

    3

    {{

    {Nm mass continuity equations

    Nd momentum equations

    1 total and Ne internal energy equations

    discretization and solution via CFD

    Governing equations for typical aerospace flows@t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    • Independent state variables (conserved, primitive, etc…) known everywhere in the CFD domain

    • Dependent variables computed using constitutive relations

    - Varying model/algorithm complexities

    - Relying on various datasets which may be

    model dependentSimulation of ESA Expert vehicle with COOLFluid code developed at VKI

  • --

    Motivation from CFD

    4

    Governing equations for typical aerospace flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    General model

  • --

    Motivation from CFD

    4

    Governing equations for typical aerospace flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    @t

    ⇢+rx

    · (⇢u) = 0@t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Equilibrium or frozen flowsGeneral model

  • --

    Motivation from CFD

    4

    Governing equations for typical aerospace flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    @t

    ⇢+rx

    · (⇢u) = 0@t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Equilibrium or frozen flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Multicomponent reacting and STS flows

    General model

  • --

    Motivation from CFD

    4

    Governing equations for typical aerospace flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    @t

    ⇢+rx

    · (⇢u) = 0@t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Equilibrium or frozen flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Multicomponent reacting and STS flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)@t

    (⇢eV

    ) +rx

    · (⇢eV

    u) = ⌦V T

    + ⌦V C

    2T thermochemical nonequilibrium flows

    General model

  • --

    Motivation from CFD

    4

    Governing equations for typical aerospace flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    @t

    (⇢eM

    ) +rx

    · (⇢eM

    u) =X

    N

    ⌦MN

    + ⌦MC

    @t

    ⇢+rx

    · (⇢u) = 0@t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Equilibrium or frozen flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)

    Multicomponent reacting and STS flows

    @t

    ⇢i

    +rx

    · (⇢i

    u+ ⇢i

    Vi

    ) = !i

    @t

    (⇢u) +rx

    · (⇢u⌦ u+ pI) = �rx

    · ⌧@t

    (⇢e) +rx

    · (⇢uh) = �rx

    · q �rx

    (u · ⌧)@t

    (⇢eV

    ) +rx

    · (⇢eV

    u) = ⌦V T

    + ⌦V C

    2T thermochemical nonequilibrium flows

    General model

    • CFD requires knowledge of number and type of equations to solve

    • Can utilize abstraction to develop a general CFD tool capable of solving different equation sets for different flow regimes

    • Core library for implementing physical models/alagorithms which is shared amongst several CFD tools

  • --

    Objective

    5

    Development of a library for high enthalpy plasmas

    Quantities relevant to engineering design for hypersonic flows

    • Heat flux & shear stress to the surface of the vehicle

    • Prediction strongly relies on completeness and accuracy of numerical methods &

    physico-chemical models

    Why a library for physico-chemical models?

    • Implementation common to several CFD codes

    • Nonequilibrium models are regularly improved

    • Basic data such as rate-coefficients, cross-sections, and spectroscopic constants are

    constantly updated

    Constraints on library development

    • High fidelity of the physical models

    • Laws of thermodynamics satisfied

    • Validation based on experimental results

    • Low computational cost

    • User-friendly interface

  • --

    Mutation++ Overview

    6

    Functionality split into coherent parts

    • Thermodynamics

    • Transport

    • Kinetics

    • Radiation

    Public interface through a Mixture class

    Mutation

    ++

    Mixture

    Radiation

    HTGR

    LBL

    HSNB

    Thermo-

    dynamics

    Thermo-dynamicDatabases

    Multi-Temperature

    LookupTables

    Rigid-Rotator

    &Harmonic-Oscillator

    NASAPolynomials

    StateModel

    CR

    Multi-T

    Transport

    CollisionDatabase

    Algorithms

    Kinetics

    ReactionMech-anisms

    Rate Laws

    SpeciesJacobianFinite-rate

    Chemistry

  • --

    Thermodynamics: Models

    7

    mN

    2

    nN

    2

    erotN

    2

    =vmaxX

    v=0

    Jmax(v)X

    J=0

    ni(v,J) (Trot, Tvib)�✏

    mN

    2

    nN

    2

    evibN

    2

    =vmaxX

    v=0

    Ẽv

    Jmax(v)X

    J=0

    ni(v,J) (Trot, Tvib)

    Multi-temperature lookup tables for high fidelity models based on Quantum mechanics

    Simplified model: Rigid-Rotator/Harmonic Oscillator• Cutoff criterion for maximum number of

    electronic energy levels

    High fidelity curve-fits: NASA polynomial database

    • 7 and 9 coefficient databases are supported

    Specific heat ratios and enthalpies for equilibrium Air.

  • --

    Thermodynamics: Databases

    8

    Load thermodynamic data from

    • Rigid-Rotator / Harmonic-Oscillator data

    • NASA 7 or 9 coefficient polynomials

    Can provide unique name which aliases NASA DB’s

    Stoichiometry and element definitions determine molecular weight

  • --

    Equilibrium Compositions

    9

    Gibbs Function Continuation (GFC) method by Pope guarantees convergence for well-posed problems [Pope, 2003]

    !➡ Have developed a new formulation which extends the original GFC method

    ✓ Multiple phases

    ✓ General linear constraints (ie: Rate Controlled Chemical Equilibrium)

    ✓ Surface mass balance (open system) for B’ table generation

    Conventional Newton methods can fail due to numerical stiffness (i.e.: StanJan and CEA)

    [Bishnu et al., 1997]

  • --

    Transport Properties

    10

    Closure of the transport fluxes at microscopic scale via solution of the Boltzmann Equation!• Multiscale Chapman-Enskog perturbative solution based on heavy-

    particle / electron mass disparity [Graille et al., 2009]!

    • Transport coefficients are then computed using precomputed collision integrals for each collision pair

    “Boltzmann Impression”, Losa, Luzern 2004

  • --

    Transport Properties: Multicomponent

    11

    ✓Gµ 0�T �1

    ◆✓↵µ

    ◆=

    ✓�0

    ◆Viscosity or heavy particle thermal conductivity is solution of

    • Conventional solution methods

    • Determinant [Hirschfelder, Curtiss & Bird]

    !!

    • Mixture rules: Wilke, Gupta-Yos, Armaly-Sutton, Blottner...

    µ = �����Gµ ��T 0

    ���� /|Gµ|

    • State-of-the-art methods

    • Symmetric positive definite systems [Ern & Giovangigli]

    • Direct solution: LDLT

    • Iterative methods: Conjugate-Gradients

    • Iterative methods competitive when iterations less than species / 6

  • --

    Transport Properties: Accuracy and CPU Cost

    12

    Viscosity of equilibrium Air at 1 atm computed using Wilke, Gupta-Yos, CG-1, and LDLT

    Nondimensionalized CPU time to solve viscosity transport system using Wilke, Gupta-Yos, CG-1, and LDLT

    • Gupta-Yos remains accurate below about 9000 K and is fastest overall

    • CG-1 is accurate over the whole temperature range, slightly slower than Gupta-Yos

    Bottle-neck is still the calculation of transport systems themselves.

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    0 5 10 15 20 25 30 35

    Sca

    led

    Tim

    e

    Number of Species

    WilkeGupta-Yos

    CG-1LDLT

    0

    0.05

    0.1

    0.15

    0.2

    0.25

    0.3

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty (

    cP)

    Temperature (K)

    LDLTCG-1

    Gupta-YosWilke

  • --

    Example: Equilibrium Heat Flux of Air

    13

    Components of heat flux Diffusion velocities

    ~qh =X

    j2H

    Z1

    2mj | ~Cj |2 ~Cjf0j �jd ~Cj

    =X

    j2H⇢jhj ~Vj � �hrTh + Ph

    X

    j2H�hj ~Vj

    = � (�D + �h + �TD)rTh~qint = � (�R + �V + �E)rT

    ~qe =

    Z1

    2me| ~Ce|2 ~Cefe�ed ~Ce = ��erTe

    ~Vi = �X

    j2HDij

    ⇣d̂j + �

    hjr lnTh

    X

    i2H⇢i~Vi = 0

    Thermochemical equilibrium, constant pressure,

    constant elemental composition

  • --

    Collision Integral Data

    14

    Required Data

  • --

    Collision Integral Data

    14

    Required Data

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Data Sources

  • --

    Collision Integral Data

    14

    Required Data

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Data Sources

    Database Generation

  • --

    Error Propagation in Transport Properties

    15

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    Equilibrium Air Equilibrium CO2

  • --

    Error Propagation in Transport Properties

    15

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    Equilibrium Air Equilibrium CO2

  • --

    Error Propagation in Transport Properties

    15

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    Equilibrium Air Equilibrium CO2

  • --

    Error Propagation in Transport Properties

    15

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    Equilibrium Air Equilibrium CO2

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

  • --

    Error Propagation in Transport Properties

    15

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    0

    5e-05

    0.0001

    0.00015

    0.0002

    0.00025

    0.0003

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

    Vis

    cosi

    ty [P

    a-s

    ]

    Temperature [K]

    Equilibrium Air Equilibrium CO2

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Sheet2

    Page 1

    e-

    O+

    N+

    NO

    +

    N2

    +

    O2

    +

    Ar+ Ar

    N O NO

    N2

    O2

    C+

    CO

    +

    CN

    +

    C CO

    CN

    CO

    2

    H+

    CH

    CH

    4

    CN

    C

    C2

    C2

    H

    C2

    H2

    C2

    N2

    C3

    C3

    H

    C3

    H2

    C4

    C4

    H2

    C4

    N2

    C5

    C5

    H

    C6

    H2

    H

    HC

    N

    HN

    C

    H2

    H2

    O

    NH

    3

    OH

    Ea

    rth

    e- - - -

    O+ + - +/- Attractive/Repulsive Shielded Coulomb Potential Est. Error - -

    N+ + - - 1 Wright, 2005, AIAA < 5% - -

    NO+ + - - - 300 – 15,000 K 2 Wright, 2007, AIAA < 10% - -

    N2+ + - - - - 3 Levin, 2004, JTHT < 15% - -

    O2+ + - - - - - 4 Wright, 2005, JTHT < 20% - -

    Ar+ + - - - - - - LJ Neutral/Neutral – Leonard-Jones Potential < 25% - -

    Ar 1 4 4 4 4 4 4 1 L Ion/Neutral – Polarization (Langevin) Potential < 30% GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    N 1 3 3 3 3 3 4 1 1 < 35% Park, 2001 CRC Handbook

    O 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 > 35% Park, 2001 CRC Handbook

    NO 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 Unknown Park, 2001 CRC Handbook

    N2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 300 – 20,000 K Park, 2001 CRC Handbook

    O2 1 3 3 3 3 3 4 1 1 1 1 1 1 Park, 2001 CRC Handbook

    + M

    ars

    / V

    en

    us C+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - -

    CO+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - -

    CN+ + - - - - - - L 2 2 2 2 2 - - - - -

    C 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CO 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 CRC Handbook

    CN 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Park, 2001 Wright, 2007

    CO2 2 2 2 2 2 2 L LJ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Tsang, 1991 CRC Handbook

    + A

    bla

    tio

    n E

    qu

    ilib

    riu

    m C

    he

    mis

    try

    Re

    du

    cti

    on

    H+ + - - - - - - L L L L L L - - - L L L L - - -

    CH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    CH4 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    CNC LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0

    C2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C2H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 Gaussian09

    C2H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ 300 – 6,000 K Tsang, 1991 CRC Handbook

    C2N2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    C3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001

    C3H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C3H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Gaussian09

    C4 L L L L L L L L L L

    C4H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    C4N2

    C5 L L L L L L L L L L

    C5H L L L L L L L L L L Gaussian09

    C6H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Toto, 1996

    H L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    HCN L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    HNC

    H2 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Park, 2001 CRC Handbook

    H2O L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ Tsang, 1991 CRC Handbook

    NH3 L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 CRC Handbook

    OH L L L L L L LJ LJ LJ LJ LJ LJ L L L LJ LJ LJ LJ L LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ LJ GRI-Mech 3.0 Manohar, 2007

    Leonard-JonesReference

    PolarizabilityReference

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Fuentealba,1998

    Uncertainty in CO-O and C-O integrals!account for largest uncertainty in viscosity

  • -- 16

    Finite-rate Chemistry

    Species production rates depend on evaluation of

    Law of Mass Action

    !̇s = Mw,sX

    j2R

    ⇣⌫

    00

    sj � ⌫0

    sj

    ⌘"kf,j

    Y

    i2S⇢̃

    ⌫0ij

    i � kb,jY

    i2S⇢̃

    ⌫00ij

    i

    #⇥j

    • Reverse reaction rate satisfies equilibrium (second law of thermo)

    • Forward-rate and equilibrium constants based on (multiple) temperatures(s)

    given a rate-law

    • Sums and products are evaluated in a sparse matrix form

    • Thirdbody reactions treated in compact notation through efficiency factors

    !Species Jacobians provided automatically

    @!̇s@⇢i

    ,@!̇s@Tt

    Requires transformation to user’s variables

  • --

    Classification of Reaction Types

    17

    Example logic tree for determining reaction types. (Credit: Gabriele Lucherini)

    Dissociation / Recombination

    !!

    Ionization / Ion Recombination

    !!

    Exchange (Zeldovich)

    !

    Associative Ionization / Dissociative Recombination

    !Charge Exchange

    !Electron Attachment / Detachment

    kf = kf (p

    TTv), kb = kb(T )

    kf = kf (Te), kb = kb(Te)

    kf = kf (T ), kb = kb(T, Te)

    kf = kf (Te), kb = kb(Te)

    kf = kf (T ), kb = kb(T )

    kf = kf (T ), kb = kb(Te)

    kf = kf (T ), kb = kb(T )

    kf = kf (Te), kb = kb(T )

    Automatic classification of reactions for selecting temperature dependence on reaction rates

  • --

    Reaction Mechanisms

    18

    Mixtures given unique names which can be accessed in code

    Reaction mechanisms assigned to mixtures

    Reactions validated at runtime

    ✓ No duplicate reactions

    ✓ Element balance

    ✓ Charge balance

    ✓ Species present in mixture

  • --

    Lookup Tables

    19

    kC,i(T ) =

    ✓PatmRT

    ◆��⌫exp

    ✓��GRT

    kf,i(T ) = AT�exp

    ✓�EaRT

    ◆G

    ↵ij = xixjĜ

    ↵ij(T ), i, j 2 H

    Some model functions are expensive to calculate on the fly yet depend on a single input parameter

    Arrhenius Rate Law Transport Systems

    Equilibrium Constant

    Mutation++ uses efficient lookup tables to drastically reduce computational cost of expensive functions

    • Can load predefined tables, or generate at run-time using error constraints

    • Custom or predefined interpolation methods (nearest index, linear, exponential)

    • Requires careful attention to derivatives when using finite-difference

  • --

    Example Table Creation

    20

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    0 5000 10000 15000 20000

    Max

    Err

    or

    [%]

    Temperature [K]

    10

    20

    30

    40

    50

    Colli

    sion Inte

    gra

    l [A

    2]

    N-NN-N2N-NO

    N-ON-O2

    N2-N2

    N2-NON2-O

    N2-O2

    NO-NONO-O

    NO-O2

    O-OO-O2

    O2-O2

    Automatic tabulation of binary collision integrals for

    {N, O, NO, N2, O2} mixture

    ¯

    (1,1)ij = exp

    �Aij +Bij lnT + Cij ln

    2 T +Dij ln3 T

    • Based on maximum error of 1% with linear interpolation

    • Points located to maintain error tolerance

    • Retains small table size (10 points)

    • 5X speed up over optimal direct

    calculation

    • Efficiency increases with number of

    functions

  • --

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400

    Speedup

    Number of Collision Integrals

    5 Species

    10 Species

    20 Species

    30 Species

    40 Species50 Species

    Lookup Tables: Performance

    21

    ¯

    (1,1)ij = exp

    �Aij +Bij lnT + Cij ln

    2 T +Dij ln3 T

  • --

    Doxygen

    22

    Doxygen provides automatic creation of reference manual Latex equations, figures & tables

    Class dependency graphsExample code snippets

    Todo lists and internal notes for developers

  • --

    Concluding Remarks

    23

    • Mutation++ is being developed to abstract away physico-chemical modeling from user CFD codes

    • Provides a unique framework for model development and testing in hypersonics similar to tools used in the combustion community such as Cantera and Chemkin

    • Simple to maintain physics package allows multiple CFD codes to quickly inherit changes in model implementation & physical constants and minimizes code duplication and effort when adding new models

    • Acts as a user multiplier which increases testing of core modeling

    • Source code and published data will be accessible for the first public release around

    October

    • Fortran interface is available as well

  • --

    Future Work

    24

    • Transport properties for magnetized plasmas where the magnetic field induces anisotropic fluxes due to electron gyration around magnetic lines

    • Incorporate CTest/CDash framework which supplies regression testing

    • Surface catalysis/ablation module

    • Extension of B’ solver for arbitrary ideal solid phases (only C is available now)

    • Radiation module utilizing the HTGR database from EM2C, Ecole Central Paris will provide

    atomic spectra and Statistical Narrow Band parameters for molecular systems

  • Development of Mutation++: Multicomponent Thermodynamic and Transport Properties for Ionized

    Plasmas written in C++J.B. Scoggins1,2, Thierry Magin1,2!

    1von Karman Institute for Fluid Dynamics, Aerospace and Aeronautics Dept.!2Ecole Centrale Paris, Laboratoire EM2C

    26 June 2014, NASA Ames Research Center

    Applied Modeling & Simulation (AMS) Seminar Series

  • -- 26

    Results obtained by NASA ARC ablation code PATO coupled with Mutation++ for a Nylon cylinder with an impinging jet. (Credit: Jean Lachaud, University of California, Santa Cruz)


Recommended