Hochgeschwindigkeits-Einschläge von Asteroiden, Kometen und Meteoriten

Abstract

In dieser Arbeit werden physikalische Prozesse von Hoch-Geschwindigkeitseinschlägen auf planetaren Körpern studiert. Zuerst wird innerhalb einer semi-analytischen Näherung für die Hydrodynamik ein kinetisches Modell der Größenverteilung von Kondensaten untersucht, unter Verwendung der homogenen Keimbildungstheorie. Als Lösung der kinetischen Gleichungen wird eine multi-modale Größenverteilung erhalten, welche bis zu drei Maxima bei verschiedenen Größen von Zentimetern bis zu Nanoskalen besitzt. Danach wird die Zustandsgleichung der Gasphase zu einem sehr allgemeinen chemischen Gleichgewicht mit 209 Sorten erweitert; das Kondensat ist eine ideale Lösung. Die Hydrodynamik wird numerisch in sphärischer Symmetrie behandelt. Vorläufige Ergebnisse, mit einer Gesamthäufigkeit entsprechend einem primitiven Chondriten als verdampftem Impaktor erhalten, zeigen eine metallreiche Zusammensetzung des Kondensats bei Temperaturen zwischen 3000 und 4000 K. Danach wird ein Volume-of-fluid Multi-Material Hydrodynamik-Algorithmus entwickelt. Eine Godunov-Methode, basierend auf dem HLLC-Löser wird getestet, erweist sich jedoch als zu wenig robust bei allgemeiner Zustandsgleichung. Anschließend wird eine traditionelle Methode weiterentwickelt, welche künstliche Viskosität benutzt. Neue Aspekte im Vergleich mit existierenden Algorithmen sind dabei ein ökonomischer, geometrisch exakter und "overshoot"-freier stückweise linearer Advektions-Algorithmus,..