Об ограничении бокового расширения облака фрагментов разрушенного метеороида


Просмотр статьи
PDF, 783,1 КБ

On limiting the lateral expansion of the cloud of fragments of a destructed meteoroid

When a meteoroid breaks up into a large number of fragments, at the first stage they move with a common shock wave, before dispersing enough distance to move independently. We consider models of cloud of fragments that simulate the meteoroid disruption at this stage: the two-parameter model, which takes into account changes in the shape and density of the cloud, and simple models used in the literature that do not take into account these effects. Models differ in equations for the rate of cloud lateral expansion. The unrealistically strong increase in the midsection radius, which is given by simple models, is usually limited in the literature to a certain specified value. The effect of this midsection radius cutoff in different fragment cloud models on the results of modeling the energy deposition of the Chelyabinsk superbolide is studied. For this purpose, the equations of the physical theory of meteors are solved numerically using the same ablation model developed by the authors for different fragmentation models. The influence of the heat transfer coefficient on the energy deposition of the bolide obtained using different fragment cloud models and on the applicability of these models is studied.

meteoroid, cloud of fragments, heat transfer coefficient, energy deposition

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.894


Том 21, выпуск 1, 2020 год



При разрушении метеороида на большое количество фрагментов, на первом этапе они движутся с общей ударной волной, прежде чем разойтись на расстояние, достаточное для независимого движения. Рассматриваются модели облака фрагментов, моделирующие разрушение метеороида на данном этапе: двухпараметрическая модель, учитывающая изменения формы и плотности облака, и простые модели, используемые в литературе, не учитывающие эти эффекты. Модели отличаются уравнениями для скорости бокового расширения облака. Нереально сильное возрастание радиуса миделя, которое дают простые модели, в литературе принято ограничивать некоторым заданным значением. Исследуется влияние такого обрезания радиуса миделя в разных моделях облака фрагментов на результаты моделирования энерговыделения Челябинского суперболида. Для этого уравнения физической теории метеоров решаются численно с использованием одной и той же, разработанной авторами, модели абляции для разных моделей фрагментации. Изучается влияние коэффициента теплопередачи на энерговыделение болида, полученное с помощью разных моделей облака фрагментов, и на применимость этих моделей.

метеороид, облако фрагментов, коэффициент теплопередачи, энерговыделение.

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.21.1.894


Том 21, выпуск 1, 2020 год



1. Максимов Ф.А. Сверхзвуковое обтекание системы тел // Компьютерные исследования и моделирование. 2013. № 5. С. 969–980.
2. Григорян С.С. О движении и разрушении метеоритов в атмосферах планет // Космич. исслед. 1979. Т. 17. № 6. С. 875–893.
3. Melosh H.J. Atmospheric breakup of terrestrial impactors // Proc. Lunar Planet. Sci. 1981. V. 12A. P.29–35.
4. Chyba C.F., Thomas P.J., Zahnle K.J. The 1908 Tunguska explosion – Atmospheric disruption of a stony asteroid // Nature. 1993. V. 361. P. 40–44.
5. Hills J.G., Goda M.P. The fragmentation of small asteroids in the atmosphere // Astron. J. 1993. V. 105. № 3. P. 1114–1144.
6. Григорян С.С., Ибодов Ф.С., Ибадов С.И. Челябинский суперболид: к физике взрыва // Астрон. вестн. 2013. Т. 47. № 4. С. 292–298.
7. Register P.J., Mathias D.L., Wheeler L.F. Asteroid fragmentation approaches for modeling atmospheric energy deposition // Icarus. 2017. V. 284. P. 157–166.
8. Collins G.S., Lynch E., McAdam R., Davison T.M. A numerical assessment of simple airblast models of impact airbursts // Meteorit. & Planet. Sci. 2017. V. 52. P. 1542–1560.
9. Брыкина И.Г. О модели фрагментации крупного метеороида: моделирование взаимодействия Челябинского метеороида с атмосферой // Астрон. вестн. 2018. Т. 52. № 5. С. 437–446.
10. McMullan S., Collins G.S. Uncertainty Quantification in Continuous Fragmentation Airburst Models // Icarus. 2019. V. 327. P. 19–35.
11. Borovička J., Popova O. Spurný P. The Maribo CM2 meteorite fall—Survival of weak material at high entry speed // Meteorit. & Planet. Sci. 2019. V. 54. P. 1024–1041.
12. Брыкина И.Г., Брагин М.Д., Егорова Л.А. О моделях фрагментации метеороидов в атмосфере // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2019. Т. 20. Вып. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2019-20-2/articles/822/.
13. Artemieva N., Shuvalov V. Motion of a fragmented meteoroid through the planetary atmosphere // J. Geophys. Res. Planets. 2001. V. 106. E2. P. 3297–3309.
14. Лукашенко В.Т., Максимов Ф.А. Математическая модель разлета осколков метеорного тела после разрушения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Вып. 9. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-9-1669.
15. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. М.: Наука, 1981. 416 с.
16. Голомазов М.М., Литвинов И.А., Литвинов Л.А., Иванков А.А., Финченко В.С. Численное моделирование обтекания спускаемых аппаратов при входе в атмосферу планеты // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностр.” 2011. № 4. C. 42–53.
17. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. Аппроксимационные формулы для радиационного теплового потока при больших скоростях // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 4. С. 123–134.
18. Suttles J.T., Sullivan E.M., Margolis S.B. Curve fits of predicted inviscid stagnation-point radiative heating rates, cooling factors, and shock standoff distances for hyperbolic earth entry. NASA TN D-7622. 1974. 45 p.
19. Johnston C.O., Mazaheri A., Gnoffo P., Kleb B., Sutton K., Prabhu D., Brandis A.M., Bose D. Radiative heating uncertainty for hyperbolic Earth entry, part 1: flight simulation modeling and uncertainty // J. Spacecraft & Rockets. 2013. V. 50. No 1. P. 19–38.
20. Brown P.G., Assink J.D., Astiz L., et al. A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors. // Nature. 2013. V. 503. P. 238–241.
21. Borovička J., Spurný P., Brown P., Wiegert P., Kalenda P., Clark, D., Shrbený L. The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor // Nature. 2013. V. 503. 235–237.
22. Popova O.P., Jenniskens P., Emel’yanenko V., Kartashova A., et al. Chelyabinsk Airburst, Damage Assessment, Meteorite Recovery, and Characterization // Science. 2013. V. 342. Iss. 6162. P. 1069–1073.