Analysis of the first and second order collisions for drag calculation in near free molecular flow

Sommario

Il coefficiente di resistenza aerodinamica per un disco normale al vente, che si muove con velocità ipertermica in un gas rarejatto nel regime di “near free molecular flow”, viene calcolato mediante l'analisi dei contributi dovuti alle collisioni molecolari del primo e del secondo ordine, e tenendo anche conto di un recente modello di interazione gas-superficie. Da tale analisi risulta che le collisioni tra le molecole incidenti e i prodotti degli scatterings del primo ordine influenzano in modo sostanziale il valore della resistenza. Calcoli numerici della quantità di moto sottratta al disco da queste collisioni nell'unità di tempo, forniscono valori del coefficiente di resistenza che, confrontati con recenti risultati sperimentali, mostrano un accordo qualitativamente migliore di quello ottenuto da precedentl risultati teorici nell'ambito della “first collision theory”.

Summary

The first and second order collisions between molecules in front of a disk, moving at hyper thermal velocity through a gas in the near free molecular regime, are analyzed by introducing an impulsive gas-surface interaction model. It is found that the impact between the incident molecules and the products of the first scatterings have a remarkable influence on the computation of the drag coefficient of the disk. Numerical calculations of the momentum flux taken away from the disk by the collisions give values of the drag which, in the region where Kn _∞<1,are in better agreement with recent experimental data, rather than some previous theoretical results.