《水凍的超高速撞擊成坑機理及損傷方程》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由蘭勝威擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水凍的超高速撞擊成坑機理及損傷方程
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蘭勝威
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水冰在太陽系外圍含量豐富，是許多冰凍天體如冰凍衛星、彗星和柯依伯帶天體的主要成分。對水凍的撞擊是太陽系外圍區域的重要物理過程。本項目將對水凍的超高速撞擊成坑行為開展研究。擬在二級輕氣炮上開展水冰在1-7km/s速度範圍的超高速撞擊實驗，獲得水冰撞擊成坑特徵與撞擊條件之間的依賴關係。同時，採用光滑粒子流體動力學方法對水冰在10km/s以上速度的撞擊成坑過程進行模擬，獲得水冰在超高速撞擊下的力學和材料回響，探索水冰超高速撞擊成坑機理。採用量綱分析方法建立水冰撞擊坑特徵與撞擊條件的函式關係，通過對實驗和數值模擬數據的擬合建立水凍的超高速撞擊損傷方程。在此基礎上，對典型冰凍天體撞擊成坑問題進行外推分析。本項目的特色是採用爆炸與衝擊動力學手段研究行星物理學問題，項目成果對太陽系外圍冰凍天體的形成、演化及其表面地形學研究具有顯著的套用價值。
結題摘要
水冰在太陽系外圍含量豐富，是許多冰凍天體如冰凍衛星、彗星和柯依伯帶天體的主要成分。對水凍的撞擊是太陽系外圍區域的重要物理過程。本項目對水凍的超高速撞擊成坑行為進行了系統的研究。主要開展了密實冰塊和疏鬆冰塊在不同材料彈丸、不同撞擊速度和不同撞擊角度下的撞擊成坑試驗，所用彈丸材料包括聚碳酸酯、鋁、鋼和銅，撞擊速度範圍3km/s~7kms/，撞擊角度範圍0°~75°；開展了水冰超高速撞擊成坑的數值模擬，對0.915g/cm3~11.3g/cm3密度範圍內11種材料的彈丸，在1km/s~7km/s速度範圍內對水冰撞擊成坑的過程進行了模擬，並對鋁彈丸在8 ~12km/s速度範圍內撞擊水凍的過程進行了模擬。通過撞擊試驗和數值模擬，獲得了密實水冰和疏鬆水冰撞擊坑的形貌特徵，獲得了彈丸密度、撞擊速度、撞擊角度和疏鬆度對撞擊坑特徵參數的影響規律，建立了一組用於描述水冰撞擊坑特徵的撞擊損傷方程，發展了基於能量縮比的冰凍天體撞擊坑外推分析方法。項目研究成果有助於深入理解太陽系外圍冰凍天體的形成、演化及表面地形學特徵，同時可為深空探測及比較行星學研究提供支持。
