Estudio numérico sobre la deflexión de asteroides mediante explosiones penetrantes basado en el método ALE de un solo material y el método adaptativo FE-SPH
Autores: Han, Pengfei; He, Qiguang; Chen, Xiaowei; Lv, He
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio numérico sobre la deflexión de asteroides mediante explosiones penetrantes basado en el método ALE de un solo material y el método adaptativo FE-SPH
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Impacto de asteroides
Prevenir
Explosiones nucleares
Métodos de simulación
Desviación
Evolución del daño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Un impacto de asteroide puede potencialmente destruir la vida en este planeta. Por lo tanto, se deben prevenir los asteroides de impactar la Tierra para evitar desastres severos. Las explosiones nucleares son actualmente la única opción para prevenir un impacto de asteroide entrante cuando el asteroide es grande o el tiempo de advertencia es corto. Sin embargo, los asteroides existen en un vacío absoluto, donde el mecanismo de propagación de la energía de la explosión difiere del de un entorno aéreo. Es difícil describir este proceso utilizando métodos de simulación numérica estándar. En este estudio, utilizamos el método Lagrangiano-Euleriano (ALE) de material único y el método adaptativo de dinámica de fluidos de partículas suavizadas (FE-SPH) para simular el proceso de desviar asteroides peligrosos utilizando explosiones penetrantes. El método ALE de material único puede demostrar el proceso de expansión de los productos de explosión y el acoplamiento de energía en vacío absoluto. El método adaptativo FE-SPH puede transformar elementos fallidos en partículas SPH durante la simulación, evitando la pérdida de masa del sistema, la pérdida de energía y la distorsión de elementos. Analizamos el proceso de iniciación de choque y daño por explosión y obtuvimos una simulación efectiva de la evolución del daño, la propagación de tensiones y la distribución de fragmentos del asteroide. Además, desacoplamos la explosión penetrante en dos procesos: impacto cinético y explosión estática en el cráter de impacto. Se simularon y compararon los modos de daño del asteroide correspondientes, los cambios de velocidad y los grados de fragmentación. Finalmente, se confirmó la alta eficiencia de la explosión nuclear al comparar las tasas de contribución del impacto cinético y la explosión nuclear en el esquema de explosión penetrante.
Descripción
Un impacto de asteroide puede potencialmente destruir la vida en este planeta. Por lo tanto, se deben prevenir los asteroides de impactar la Tierra para evitar desastres severos. Las explosiones nucleares son actualmente la única opción para prevenir un impacto de asteroide entrante cuando el asteroide es grande o el tiempo de advertencia es corto. Sin embargo, los asteroides existen en un vacío absoluto, donde el mecanismo de propagación de la energía de la explosión difiere del de un entorno aéreo. Es difícil describir este proceso utilizando métodos de simulación numérica estándar. En este estudio, utilizamos el método Lagrangiano-Euleriano (ALE) de material único y el método adaptativo de dinámica de fluidos de partículas suavizadas (FE-SPH) para simular el proceso de desviar asteroides peligrosos utilizando explosiones penetrantes. El método ALE de material único puede demostrar el proceso de expansión de los productos de explosión y el acoplamiento de energía en vacío absoluto. El método adaptativo FE-SPH puede transformar elementos fallidos en partículas SPH durante la simulación, evitando la pérdida de masa del sistema, la pérdida de energía y la distorsión de elementos. Analizamos el proceso de iniciación de choque y daño por explosión y obtuvimos una simulación efectiva de la evolución del daño, la propagación de tensiones y la distribución de fragmentos del asteroide. Además, desacoplamos la explosión penetrante en dos procesos: impacto cinético y explosión estática en el cráter de impacto. Se simularon y compararon los modos de daño del asteroide correspondientes, los cambios de velocidad y los grados de fragmentación. Finalmente, se confirmó la alta eficiencia de la explosión nuclear al comparar las tasas de contribución del impacto cinético y la explosión nuclear en el esquema de explosión penetrante.