Моделирование набегающего потока
При моделировании набегающего потока определяется вектор скорости молекул, влетающих в объем W. Рассмотрим случай, когда набегающий поток может быть представлен в виде направленного потока молекул разреженного газа с заданной величиной скорости (V0) и углами относительно системы координат XYZ: jv (угол между вектором скорости V0 и осью X) и Yv (угол между проекцией вектора скорости V0 на плоскость YZ и осью Y), которые кроме того имеют случайную составляющую скорости, определяемую абсолютной температурой разреженного газа Tm. Тогда вектор скорости молекулы набегающего потока может быть представлен:
(9)
,
где VT - модуль температурной составляющей, который представляет собой случайную величину, распределенную по закону Максвелла.
Модуль наиболее вероятной скорости (VT0) может быть определен следующим образом:
, (10)
где RT »590 м2/(с2×град)-соответствует молекулярному азоту;
jT и YT - углы, определяющие направление VT и представляющие собой случайные величины, распределенные по равномерному закону
(0 £jT £ p и 0 £ YT <2. p)
В общем случае Vx может быть как больше, так и меньше 0. Первому случаю соответствует влет молекул в объем W через переднюю торцевую стенку (x = 0), а второму - через заднюю (x = l). При этом набегающий поток может быть рассмотрен как сумма двух аддитивных потоков, направленных навстречу друг другу.
Формирование набегающего потока в соответствии с выражением (9) позволяет смоделировать практически все виды реально существующих потоков нейтральных молекул. Действительно:
- при V0 >> VT0 и jv ®0 (Vxv >> VxT) моделируется воздействие разреженной земной атмосферы для высот полета КА на МИП, ось X которого совпадает с направлением движения КА;
- при V0 >> VT0 и jv =p/2 (Vxv = VxT) моделируется воздействие разреженной земной атмосферы для высот полета КА на МИП, ось X которого перпендикулярна направлению движения КА;
- при V0=0 моделируется воздействие на МИП стационарной составляющей собственной внешней атмосферы КА;
- при Tm=0 и V0¹0 моделируется воздействие на МИП потоков собственных газовыделений систем КА (возможно дополнительное моделирование параметров указанных потоков).