Luftreibung bei Überschallgeschwindigkeit

Ich weiß, dass, wenn sich ein Objekt in der Luft bewegt, es zwei Arten von Luftwiderstand erfahren kann, laminar und turbulent. Zum Beispiel habe ich einen Meteor von idealer Kugelform, der vom Rand des Weltraums, sagen wir, 100 km hoch auf die Erdoberfläche fällt, mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 1 km pro Sekunde. Ich würde einen turbulenten Luftwiderstand in Betracht ziehen, aber ist er immer noch bei Überschallgeschwindigkeit anwendbar? Wie schätze ich die Geschwindigkeit des Meteors, wenn er auf den Boden trifft?

Ja, es funktioniert besser, je schneller es sich bewegt, die Wirkung der Turbulenz besteht darin, die Fernkorrelationen in der Strömungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit zu löschen. Je schneller sich das Objekt bewegt, desto weniger spielt die Rückreaktion der Flüssigkeit eine Rolle, wenn das Objekt an einer Stelle ankommt, „weiß“ die Flüssigkeit nicht, dass sie kommt. Die Annäherung, einfach davon auszugehen, dass die Luftmoleküle bis zum Eintreffen des Objekts noch nicht beeinflusst wurden und dann vom Objekt abprallen, wird bei höheren Geschwindigkeiten immer besser funktionieren.
Sie meinen also, es ist nur eine turbulente Luftwiderstandsannahme und das war's?
Ja, die Widerstandsformel drückt den Widerstand als proportional zum Querschnitt und zum Quadrat der Geschwindigkeit aus, was darauf zurückzuführen ist, dass der vom Meteor aufgenommene Molekülfluss abgefangen und von ihm abprallt. Pro Zeiteinheit das an die Luft übertragene Moment. Und wenn der Asteroid auf die Erde schlägt, wenn das mit Geschwindigkeiten passiert, die viel schneller sind als die Schallgeschwindigkeit des festen Bodens, verhält sich der Boden wie eine Flüssigkeit, und Sie können diese Formel immer noch verwenden.

Antworten (1)

Die Widerstandskraft, F , auf dem Meteor ist gegeben durch:

F = C D 1 2 ρ v 2 A

Wo ρ ist die Fluidmassendichte, v ist die Meteorgeschwindigkeit, A ist die Querschnittsfläche des Meteors, und C D ist der Luftwiderstandsbeiwert (unten diskutiert).

Die Strömungsmechanik des Wiedereintritts von Meteoren ist ziemlich kompliziert. Über den wichtigen Höhenbereichen ist der Meteor Überschall und es bildet sich ein Bogenstoß vor dem Meteor. Folglich ist die Strömung neben dem Meteor Unterschall. Das Strömungsfeld ist also nicht trivial.

Für eine schnelle Antwort können Meteorbahnen jedoch durch Annahmen berechnet werden C D = 0,7 . Wenn Sie genauer sein wollen, eine Handlung von C D Vs Fernfeld-Machzahl finden Sie in diesem Artikel: "ESTIMATING THE DRAG COEFFICIENTS OF METEORITES FOR ALL MACH NUMBER REGIMES" von RT Carter, PS Jandir und ME Kress :

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aus dem Diagramm können Sie ersehen, dass der Faustregelwert von 0,7 den Luftwiderstand bei hoher Geschwindigkeit unterschätzt und bei niedriger Geschwindigkeit überschätzt.

Sie müssen auch die atmosphärische Dichte im Vergleich zur Höhe kennen. Ein NASA-Bericht von 1976 definiert die Standardwerte dafür und ist hier online verfügbar . Es gibt auch Online-Webrechner wie diesen , die auf demselben Bericht basieren. (Für Daten über 86 km siehe diesen Bericht .)

Ich suche seit Jahren nach diesen atmosphärischen Rohdaten. Danke schön.
Nur um die Zahlen zu bestätigen: Das bedeutet, dass 1 m ^ 2 Körper mit 800 m / s durch die Atmosphäre auf Meereshöhe ungefähr eine 0.5*0.9*1.225*640000*1=352800NWiderstandskraft haben würde? Also für 100 kg, 350 g (Ent-)Beschleunigung?
Luftreibung bei Überschallgeschwindigkeit
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v