Численное моделирование МГД эффектов при гиперзвуковом движении слабо проводящего цилиндрического тела в магнитном поле планеты

• Автор: Губанов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Постановка задачи. Разработка физической и математической
моделей исследуемых МГД явлений
1.1. Физическая модель и оценка применимости используемых приближений
1.2. Электродинамическая часть математической модели в 1 -ой постановке
1.3. Электродинамическая часть математической модели во 2-ой постановке
1.4. Газодинамическая часть математической модели
1.5. Граничные и начальные условия в Гой постановке
1.6. Граничные и начальные условия во 2-ой постановке
ГЛАВА2. МГД явления при параллельной ориентации магнитного поля
планеты относительно оси тела (Гая постановка)
2.1. Поведение магнитного поля на ударноволновом разрыве в среде с конечной проводимостью (модельная задача)
2.2. Методические аспекты численной модели
2.3. Тестовые расчеты
2.4. Результаты численного решения двумерной задачи и их анализ
2.4.1. Движение тела в плотном газе
2.4.2. Движение тела в разреженном газе
Г ЛАВА 3. МГ Д явления при перпендикулярной ориентации магнитного поля
планеты относительно оси тела (2-ая постановка)
3.1. Модельная одномерная задача
3.2. Методические аспекты численной модели
3.3. Тестовые расчеты
3.4. Анализ результатов решения двумерной задачи при перпендикулярной ориентации магнитного поля планеты относительно направления движения
3.4.1. Движение тела в плотном газе
3.4.2. Движение тела в разреженном газе

3.5. Анализ результатов решения двумерной задачи при параллельной ориентации магнитного поля планеты относительно направления
движения
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
В июле 1994 года произошло уникальное астрономическое событие -столкновение кометы Шумейкер-Леви 9 с Юпитером [1, 2]. Комета состояла из 25 тел (фрагментов) диаметром 0,9-4 км, вытянувшихся в цепочку длиной несколько миллионов километров по направлению движения. Скорость кометы относительно Юпитера составляла около 60 км/с. Глобальность масштабов столкновения и экстремальность его условий в сочетании с возможностями наземного и космического наблюдения [3] вызвали большой интерес международного научного сообщества. Поскольку процесс взаимодействия метеороида (тела космического происхождения - астероида, твердого ядра кометы или его фрагментов и т.п.) с оболочками планеты характеризуется большим разнообразием физических проявлений, при изучении упомянутого столкновения возникла кооперация ученых из самых разных областей современной физической науки - астро- и космической физики, физики плазмы, физической газовой динамики, термомеханики конденсированных сред и т.п.
Основные особенности столкновения, как и ряд его последствий, были предсказаны в ходе прогностических исследований и подтверждены затем независимыми наблюдениями. Процесс движения каждого из крупных фрагментов кометы в юпитерианской атмосфере происходил следующим образом [1-5]. При входе в атмосферу перед телом фрагмента возникала мощная головная ударная волна, создающая высокотемпературную (с Т > 30000 К) сильно ионизованную плазму. На начальном этапе столкновения (вплоть до погружения фрагмента до уровня несколько ниже нулевой отметки относительной шкалы высоты атмосферы Юпитера, отвечающего давлению р > 0,1 МПа) в силу относительно небольших аэродинамического сопротивления и теплового воздействия скорость и форма фрагмента оставались практически неизменными.

| (ри) + (рии) + (риу) = -Гх.
+ГУ'
(1.4.2)
(1.4.3)
<% ду
~(ир}~--(/р) + А/,
(1.4.4)
где р, и, V, р, е - соответственно, плотность, продольная и поперечная компоненты скорости, давление и удельная внутренняя энергия газа. Объемные источники в уравнениях импульса (/=/хВ) и энергии (Л/ =/£), обусловлены взаимодействием среды с электромагнитным полем.
Система (1.4.1)-(1.4.4) дополняетсяется уравнением состояния идеального газа
Источниковые члены в уравнениях импульса и энергии (1.4.2)-(1.4.4), обусловленные взаимодействием среды с электромагнитным полем, для первой постановки равны соответственно Ь-]уВг, =-]хВг, Л/=/х£х+7уЕу.
Источниковые члены в уравнениях сохранения импульса и энергии для второй постановки равны, соответственно, /х=-у2ву, /уд/А,
1.5. Граничные и начальные условия в 1-ой постановке
Расчетная область задавалась в виде прямоугольника АВСй (рис. 1.3) со сторонами 6000 и 8000 м в продольном и поперечном направлении соответственно. Тело аппроксимировалось квадратом со стороной 1000 м, располагающимся посередине расчетной области в поперечном направлении. Интервал между передней границей тела и границей АВ расчетной области задавался равным 1000 м.

7-1 Р
(1.4.5)