模拟Chelyabinsk小行星进入的烧蚀实验

发布时间：2021-04-22 07:21

　　烧蚀是小行星极高速进入地球大气层后最重要的现象之一,在很大程度上决定了小行星的质量/尺寸变化、飞行轨迹、甚至光辐射特性.为观测小行星材料在超高速高温流场中的烧蚀现象,在电弧加热器上开展了模拟Chelyabinsk小行星事件典型弹道状态（速度约5.6 km/s,高度17 km,流星体直径1 m）的烧蚀实验.试件为钝头外形,头部半径20 mm,半锥角18°.作为对比,试件分别采用玄武岩和碳钢材料.成功记录了清晰的烧蚀动态过程,观察到两种材料试件表面的熔融损失流动、以及玄武岩试件的蒸发喷射和崩裂剥落等现象,全程测得烧蚀气体发射光谱、试件实时外形变化、表面热图变化等数据.分析结果显示了两种材料明显不同的烧蚀现象和质量损失机制:碳钢在高温气流冲击作用下溅射成大量微小液滴,跟随气流高速流失;玄武岩质量损失以熔融物剪切流动为主,并伴随少量块状剥落及蒸发喷射.烧蚀时间为4 s,玄武岩和碳钢的质量损失及驻点后退量分别为37.9 g,72.7 g以及7.3 mm,13.1 mm,估算玄武岩材料的有效烧蚀焓约为2.6 MJ/kg,两种材料的烧蚀光谱测量组分与电镜能谱扫描结果吻合. 

【文章来源】：力学学报. 2020,52(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
引言
1 实验方法
    1.1 实验方案和测量设备
    1.2 实验状态和模型
2 验结果及分析
    2.1 烧蚀过程及形貌
    2.2 表面温度
    2.3 外形变化及有效烧蚀焓
    2.4 烧蚀发射光谱
    2.5 电镜能谱测量
3 结语


【参考文献】：
期刊论文
[1]小行星撞击地球的超高速问题[J]. 柳森,党雷宁,赵君尧,白智勇,黄洁,李毅,石义雷.  力学学报. 2018(06)
[2]电弧加热器湍流平板试验流场计算分析[J]. 罗跃,周玮,杨鸿,陈卫.  实验流体力学. 2017(02)
[3]电弧风洞热/透波联合试验技术研究及应用[J]. 张松贺,杨远剑,王茂刚,马平.  空气动力学学报. 2017(01)



本文编号：3153378