On the uncertainty of modeling the interaction of a meteoroid with the atmosphere at various entry velocities


View article
PDF, 8.0 MB


The problem of meteoroid entry into the atmosphere and their interaction is considered. The interaction with the atmosphere of a meteor body or its fragments moving as a single body is modeled by numerically solving the meteor physics equations, taking into account the curvilinearity of the trajectory. In modeling, the representation of the heat transfer coefficient and the effective heat of mass loss is of decisive importance, since their ratio, called the ablation parameter, is the main parameter of the equations. In this paper, we study the influence of ways of specifying the heat transfer coefficient and the effective heat of ablation on the simulated characteristics: meteoroid velocity, change in its mass and energy deposition along the trajectory as well as the trajectory, and estimate the degree of this influence at various meteoroid entry velocities into the atmosphere.

meteoroid, ablation parameter, effective heat of ablation, heat transfer coefficient

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.24.1.1034


Volume 24, issue 1, 2023 year


О неопределенности моделирования взаимодействия метеороида с атмосферой при разных скоростях входа

Рассматривается вход в атмосферу метеорного тела и его взаимодействие с ней. Взаимодействие с атмосферой метеорного тела или его фрагментов, движущихся как единое тело, моделируется путем численного решения уравнений метеорной физики с учетом криволинейности траектории. При моделировании определяющее значение имеет задание коэффициента теплопередачи и эффективной теплоты уноса массы, поскольку их отношение, называемое параметром абляции, является основным параметром этих уравнений. В работе исследуется влияние способов задания коэффициента теплопередачи и эффективной теплоты абляции на моделируемые характеристики – скорость метеороида, изменение его массы, выделение энергии вдоль траектории и на саму траекторию и оценивается степень этого влияния при разных скоростях входа метеороида в атмосферу.

метеороид, параметр абляция, эффективная теплота абляции, коэффициент теплопередачи

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.24.1.1034


Volume 24, issue 1, 2023 year



1. Brykina, I. G., Egorova L. A., “Approximation formulas for the radiative heat flux at high velocities”, Fluid Dyn., Vol. 54, 2019, pp. 562–574. https://doi.org/10.1134/S0015462819040037
2. Bragin, M. D., Brykina, I. G., “On modeling energy deposition of a fragmented meteoroid in the atmosphere” Fluid Dyn., Vol. 56, 2021, pp. 566–576. https://doi.org/10.1134/S0015462821040030
3. Brykina, I. G., Egorova, L. A., “On the ablation parameter in the problem of meteor body entering the atmosphere”, Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics, Vol. 22, No. 5, 2021. http://chemphys.edu.ru/issues/2021-22-5/articles/959/
4. Levin, B. Yu., Fizicheskaya teoriya meteorov i meteornoe veshchestvo v Solnechnoi sisteme, M.: USSR Acad. Sci., 1956, 293 p.
5. Bronshten, V. A., Fizika meteornyh yavlenij, M.: Nauka, 1981, 416 p.
6. Bronshten, V. A., “Droblenie i razrushenie krupnyh meteornyh tel v atmosphere”, Astronomicheskij Vestnik, Vol. 29, No. 5, 1995, pp. 450–458.
7. Adams, M. C., “Recent advances in ablation”, American Rocket Society J., Vol. 29, No. 9, 1959, pp.625–632.
8. Brykina I. G., Egorova L. A. “On the influence of the effective heat of ablation on modeling the interaction of meteoroids with the atmosphere”, Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics, Vol. 23, No. 2, 2022. http://chemphys.edu.ru/issues/2022-23-2/articles/995/
9. Baldwin, B., Sheaffer, Y., “Ablation and breakup of large meteoroids during atmospheric entry”, J. Geophys. Res., Vol. 76, No. 19, 1971, pp. 4653–4668.
10. Biberman, L. M., Bronin, S. Y., Brykin, M. V., “Moving of a blunt body through the dense atmosphere under conditions of severe aerodynamic heating and ablation”, Acta Astronautica, Vol. 7, No. 1, 1980, pp. 53–65.
11. Brykina, I. G., Egorova, L. A., “Modeling motion, ablation and energy deposition of meteoroid in the atmosphere taking account of the curved trajectory”, Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics, Vol. 21, No. 2, 2020. http://chemphys.edu.ru/issues/2020-21-2/articles/903/
12. Stulov, V. P., Mirskij, V. N., Vislyj, A. I., Aerodinamika bolidov, M.: Nauka, 1995, 236 p.
13. ReVelle, D. O., “Dynamics and thermodynamics of large meteor entry: a quasi-simple ablation model”, Planetary Sci., SR-76-1, 1976, 90 p.
14. 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, Vol. 503, 2013, pp. 235–237. https://doi.org/10.1038/nature12671