ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
При диффузном отражении молекулы газа при столкновении с телом передают всю
кинетическую энергию телу, адсорбируются, т. е. поглощаются поверхностью тела на
некоторое время, в течение которого происходит уравнивание температуры газа и стенки, а
затем отражаются от поверхности по произвольному направлению со средней скоростью,
соответствующей температуре поверхности тела.
При зеркальном отражении угол отражения равен углу падения молекулы. При этом
тангенциальная составляющая скорости остается неизменной, а нормальная составляющая
меняет направление при неизменной величине.
Коэффициент отражения представляет собой отношение числа диффузно отраженных
молекул ко всему числу отраженных молекул.
При зеркальном отражении коэффициенты аккомодации и отражения равны нулю, а при
диффузном – они близки к единице.
Так как в свободно-молекулярном потоке тело не влияет на набегающий поток, то
принимают, что распределение скоростей молекул в набегающем и отраженном потоках
подчиняется классическому распределению Максвелла, а вычисление аэродинамических сил и
теплового потока можно производить отдельно от налетающих и отраженных молекул.
Понятие скорости звука для свободного потока молекул теряет смысл, поскольку звуковые
волны, т. е. распространяющиеся в среде последовательные волны сжатия и разрежения малой
интенсивности, в сильно разреженном газе не могут существовать из-за слишком большой
длины свободного пробега молекул. Вместа числа Маха M
∞
используется безразмерный
параметр – аналог числа Маха
M
V
V
S
s
2
,
равный отношению скорости полета V
∞
к наиболее вероятной скорости молекул V
s
относительно некоторой неподвижной системы координат.
На рис. 68 и 69 приведены результаты расчета коэффициента сопротивления
xa
c
для тел
простейшей формы в свободно-молекулярном потоке в функции безразмерного параметра S
∞
.
Хотя значения c
xa
довольно велики, но из-за малой плотности аэродинамические силы в
разреженном газе ничтожно малы. Хотя аэродинамические силы на очень больших высотах
ничтожно малы и ими часто пренебрегают, в некоторых случаях (например, при длительном
полете искусственного спутника) даже небольшая сила лобового сопротивления сказывается на
траектории полета и времени существования космического объекта на этой траектории.
