Математическая модель полета и соударений осколков метеорного тела

Автор: Владислав Тарасович Лукашенко

Соавторы: Максимов Ф.А.

Организация: ИАП РАН

При полете в атмосфере метеорное тело со временем разрушается под действием увеличивающего скоростного напора, а также нагрева. В случае, если представленное тело является достаточно массивным, то оно может расколоться на отдельные фрагменты – осколки. Данные осколки затем продолжают свое движение в атмосфере совместно как группа тел.

Моделирование сверхзвукового полета группы осколков метеорного тела является актуальной проблемой вычислительной механики. При этом необходимо рассматривать большое количество вариантов возможных состояний систем в зависимости от количества образующихся осколков, их относительного положения, также размеров, формы и плотности отдельных фрагментов. В связи с этим целесообразным представляется решать сопряженную аэродинамическую и баллистическую задачи, и авторами был разработан метод численного расчета динамики системы тел [1]. Представленный метод дополнен алгоритмом для моделирования соударений между телами.

Рассмотрена задача о сверхзвуковом полете двух осколков метеорного тела изначально расположенных на одной линии вдоль вектора скорости. Так как лидирующее тело имеет большее сопротивление, то отстающее тело будет его догонять, постепенно втягиваясь в след лидирующего тела – эффект коллимации [2]. В результате тела столкнуться, обменяются импульсом и разлетятся. Со временем из-за меньшего аэродинамического сопротивления отстающее тело не только компенсирует разность скоростей тел, но и наберет скорость достаточную для того, чтобы опять догнать лидирующее тело, тела опять столкнуться, и процесс повторится (рис. - изменение картины течения со временем при числе Маха M=6).

  Характер изменения амплитуды колебаний со временем позволяет предположить, что существует некоторое расстояние которое является равновесным для системы в заданных условиях.

1. Лукашенко В.Т., Максимов Ф.А. Математическая модель разлета осколков метеорного тела после разрушения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Вып. 9

2. Барри Н.Г. Ф.А. Аэродинамика фрагментов метеорного тела. Эффект коллимации // Астрономический вестник. 2010 . Т 44. № 1. С. 59–64.