Qo'zichoq bosimi - Ram pressure

Qo'chqorni bosimini echib olish NGC 4402 u tomonga tushganda Bokira superklasteri (rasm o'chirilgan, pastki chap tomonga qarab). Ga e'tibor bering chang (jigarrang) galaktikaning orqasida (yuqori o'ng tomonda) changsiz (ko'k-oq) etakchiga nisbatan.

Qo'zichoq bosimi a bosim a orqali harakatlanadigan tanaga ta'sir qiladi suyuqlik muhit, tasodifiy issiqlik harakati o'rniga suyuqlikning nisbiy ommaviy harakati natijasida yuzaga keladi.^[1] Bu sabab bo'ladi sudrab torting tanaga ta'sir qiladigan kuch. Qo'ziqorinning bosimi berilgan tensor kabi shakl

${ displaystyle P _ { text {ram}} = rho u_ {i} u_ {j}}$,

qayerda ${ displaystyle rho}$ suyuqlikning zichligi; bu sekundiga momentum oqimi ${ displaystyle i}$ da normal bo'lgan sirt orqali yo'nalish ${ displaystyle j}$ yo'nalish. ${ displaystyle u_ {i}, u_ {j}}$ bu yo'nalishlarda suyuqlik tezligining tarkibiy qismlari. Jami Koshi kuchlanish tensori ${ displaystyle sigma _ {ij}}$ bu qo'chqor bosimi va izotropik issiqlik bosimi yig'indisidir (yo'q bo'lganda yopishqoqlik ).

Oddiy holatda, nisbiy tezlik sirtga normal bo'lsa va impuls momenti ob'ektga to'liq o'tkazilsa, qo'chqor bosimi bo'ladi

${ displaystyle P _ { text {ram}} = rho u ^ {2}}$.

Hosil qilish

A misoli qo'chqor havo turbinasi (KALAMUSH). RATlar turbinani qo'chqor bosimi orqali aylantirish orqali quvvat hosil qiladi.

The Eulerian shakli ning Koshi momentum tenglamasi suyuqlik uchun^[1]

${ displaystyle rho { frac { kısalt { vec {u}}} { qisman t}} = - { vec { nabla}} p- rho ({ vec {u}} cdot { vec { nabla}}) { vec {u}} + rho { vec {g}}}$

izotropik bosim uchun ${ displaystyle p}$, qayerda ${ displaystyle { vec {u}}}$ suyuqlik tezligi, ${ displaystyle rho}$ suyuqlik zichligi va ${ displaystyle { vec {g}}}$ tortishish tezlashishi. Impulsning yo'nalishda o'zgarishi Eylerian tezligi ${ displaystyle i}$ bir nuqtada shunday (foydalanish Eynshteyn yozuvlari ):

${ displaystyle { begin {aligned} { frac { qismli} { qismli t}} ( rho u_ {i}) & = u_ {i} { frac { qismli rho} { qisman t} } + rho { frac { qisman u_ {i}} { qismli t}} & = u_ {i} { frac { qisman rho} { qismli t}} - { frac { qisman p} { qisman x_ {i}}} - rho u_ {j} { frac { qisman u_ {i}} { qisman x_ {j}}} + rho g_ {i}. end { tekislangan}}}$

Sifatida ifodalangan massaning saqlanishini almashtirish

${ displaystyle { frac { kısalt rho} { qismli t}} = - { vec { nabla}} cdot ( rho { vec {u}}) = - { frac { qismli ( rho u_ {j})} { qisman x_ {j}}}}$,

bu tengdir

${ displaystyle { begin {aligned} { frac { qismli} { qismli t}} ( rho u_ {i}) & = - { frac { qismli p} { qisman x_ {i}}} + rho g_ {i} - { frac { qismli} { qismli x_ {j}}} ( rho u_ {i} u_ {j}) & = - { frac { qismli} { qisman x_ {j}}} chap [ delta _ {ij} p + rho u_ {i} u_ {j} right] + rho g_ {i} end {hizalangan}}}$

yordamida mahsulot qoidasi va Kronekker deltasi ${ displaystyle delta _ {ij}}$. Qavsdagi birinchi atama izotropik issiqlik bosimi, ikkinchisi esa qo'chqor bosimi.

Shu nuqtai nazardan, qo'chqor bosimi - bu adveksiya bilan impulsning uzatilishi (tanadagi sirt bo'ylab impuls o'tkazuvchi materiyaning oqimi). Bir soniyadagi massa hajmga oqib tushadi ${ displaystyle V}$ sirt bilan chegaralangan ${ displaystyle S}$ bu

${ displaystyle - oint _ {S} rho { vec {u}} cdot mathrm {d} { vec {S}}}$

va uning tanaga kiradigan soniyadagi impulsi

${ displaystyle - oint _ {S} { vec {u}} rho { vec {u}} cdot mathrm {d} { vec {S}} = - int _ {V} { frac { qismli} { qismli x_ {j}}} chap [u_ {i} rho u_ {j} o'ng] mathrm {d} V,}$

Ram bosim muddatiga teng. Ushbu munozarani "tortib olish" kuchlariga qadar kengaytirish mumkin; agar yuzaga tushgan barcha moddalar butun impulsni hajmga o'tkazib yuborsa, bu hajmga kiradigan moddaga (yuqoridagi kontekst) tengdir (impulsning uzatilishi bo'yicha). Boshqa tomondan, agar faqat sirtga perpendikulyar tezlik o'tkazilsa, kesish kuchlari bo'lmaydi va bu yuzaga ta'sir etuvchi bosim oshadi

${ displaystyle P _ { text {ram}} = rho u_ {n} ^ {2}}$,

qayerda ${ displaystyle u_ {n}}$ sirtga perpendikulyar bo'lgan tezlik komponentidir.

Misol - dengiz sathidagi qo'chqorning havo bosimi

Nima dengiz sathi ram havo bosimi 100 milya?

Imperial birliklar

r = .0023769 dengiz sathidagi havo zichligi (slugs / ft³)

v² = 147² (100 milya = 147 fut / sek)

P = 0,5 * r * v²

P = 25.68 (bosim lbf / fut)²)

SI birliklari

r = 1.2250 dengiz sathidagi havo zichligi (kg / m)³)

v² = 44.7² (100 milya = 44,7 m / s)

P = 0,5 * r * v²

P = 1224 (bosim Pa = N / m²)

Qo'chqor bosimining astrofizik misollari

Galaktik qo'chqorni bosimini tozalash

Spirtli galaktika D100 dumlari, ichida joylashgan Koma klasteri, qo'chqor bosimi bilan tozalash orqali hosil bo'ladi.^[2][3]

Astronomiya va astrofizika doirasida, Jeyms E. Gunn va J. Richard Gott avval buni taklif qildi galaktikalar a galaktika klasteri issiq orqali harakat qilish ichi muhit bosimini boshdan kechiradi

${ displaystyle P_ {r} approx rho _ {e} v ^ {2}}$

qayerda ${ displaystyle P_ {r}}$ qo'chqor bosimi, ${ displaystyle rho _ {e}}$ ichidagi gaz zichligi va ${ displaystyle v}$ galaktikaning muhitga nisbatan tezligi.^[4] Ushbu bosim gazni galaktikadan chiqarib yuborishi mumkin, bu erda asosan galaktika bilan tortishish kuchi qo'chqor bosimi tufayli ichki shamol "shamolidan" kuchga nisbatan kamroq bog'langan.^[5][4] Ushbu ramni bosimdan tozalashning dalilini tasvirida ko'rish mumkin NGC 4402.^[6]

Qo'chqorni bosimdan tozalash galaktikalar evolyutsiyasiga katta ta'sir ko'rsatdi. Galaktikalar klaster markaziga tushganda, ularning tobora ko'proq gazlari, shu jumladan davom ettirishning manbasi bo'lgan zichroq va zichroq gaz chiqariladi. yulduz shakllanishi. Hech bo'lmaganda ikkalasining ham yadrosiga tushgan spiral galaktikalar Bokira va Koma klasterlarning gazi (neytral vodorod) shu tarzda tugagan^[7] va simulyatsiyalar shuni ko'rsatadiki, bu jarayon nisbatan tez sodir bo'lishi mumkin, 100% tükenme 100 million yil ichida sodir bo'ladi^[8] asta-sekin bir necha milliard yilgacha.^[9]

Yaqinda uchta galaktikadan uglerod oksidi (CO) chiqishini radio kuzatuv (NGC 4330, NGC 4402 va NGC 4522 ) ichida Bokira klasteri molekulyar gazning tozalanmasligini, aksincha qo'chqor bosimi bilan siqilganligini ko'rsating. Kattalashtirilgan Ha emissiya, yulduzlar paydo bo'lishining belgisi, siqilgan CO mintaqasiga to'g'ri keladi va yulduzlar hosil bo'lishi hech bo'lmaganda vaqtincha tezlashishi mumkin, shu bilan birga neytral vodorodning qo'chqor bosimi tozalanishi davom etmoqda.^[10]

Qo'chqor bosimi va atmosferaga (qayta) kirish

A meteoroid Yer atmosferasi orqali tovushdan yuqori tezlikda sayohat qilish a hosil qiladi zarba to'lqini meteoroid oldida havoning nihoyatda tez siqilishi natijasida hosil bo'ladi. Bu birinchi navbatda bu qo'chqor bosimi (aksincha ishqalanish ) meteoroidni aylanib o'tayotganda uni isitadigan havoni isitadi.^[11]

Apollon 7 buyruqlar moduli

Garri Julian Allen va Alfred J. Eggers ning NACA taklif qilish uchun qo'chqor bosimi haqida tushunchadan foydalangan to'mtoq tushunchasi: atmosferaga kiruvchi katta, to'mtoq tanasi sirt bilan siqilgan isitiladigan havo o'rtasida bufer vazifasini bajaradigan siqilgan havoning chegara qatlamini hosil qiladi. Boshqacha qilib aytganda, kinetik energiya qo'chqor bosimi orqali isitiladigan havoga aylanadi va u isitiladigan havo tezda jismning minimal ta'sirida va shu sababli jismning minimal qizishi bilan ob'ekt yuzasidan uzoqlashtiriladi. O'sha paytda bu intuitiv edi, o'tkir, soddalashtirilgan profillar yaxshiroq deb taxmin qilingan edi.^[12][13] Ushbu to'mtoq tanasi kontseptsiyasi masalan. Apollon -era kapsulalari.

Adabiyotlar