Abstrakt

Ablativer Druckimpuls

J.A. Grzesik

Wir untersuchen hier ein einfaches Modell für die zeitliche Entwicklung des Drucks, den eine plötzlich verdampfte, abtragende Schicht auf den darunter liegenden Körper ausübt. Das Modell geht von einer plausiblen Konstruktion aus, bei der Oberflächenmaterial augenblicklich in einen gasförmigen Zustand versetzt wird, der von einer Maxwell-Boltzmann-Phasenraumverteilung bestimmt wird. Der Oberflächendruck an sich ergibt sich aus der Berechnung der zeitlichen Änderungsrate des Impulses pro Flächeneinheit, den die retrograden Moleküle, und nur diese, durch Aufprall/Reflexion auf den darunter liegenden, nicht verdampften Körper übertragen. Eine explizite Druckformel, die auf die variable Gastemperatur innerhalb der verdampften Schicht anspielt, ergibt sich als einzelne Quadratur, die eine numerische Integration zu endlichen Zeiten τ>0 nach dem Beginn des Aufpralls erfordert. Grenz- und Nulldruckwerte, sowohl in der Nähe, mit τ=0+, als auch im Nachgang des Impulses als τ→∞, können dennoch analytisch extrahiert werden, was insbesondere die unverzichtbare asymptotische Evaneszenz bestätigt. Für den Druck im Verhältnis zur Zeit wird eine universelle Formel in dimensionslosen Variablen angegeben, wobei beide Werte entsprechend normalisiert sind.