램 압력

NGC 4402가 처녀자리 슈퍼클러스터 쪽으로 떨어질 때 램 압력 제거(이미지 꺼짐, 왼쪽 아래 방향).은하 뒤쪽(오른쪽 위 방향)의 먼지(갈색)와 먼지가 없는(파란색-흰색) 끝자락에 주목하십시오.

램 압력은 유체 매체를 ^[1]통해 이동하는 물체에 가해지는 압력으로, 무작위 열운동이 아니라 유체의 상대적 부피운동에 의해 발생합니다.그것은 몸에 끌리는 힘을 가한다.램 압력은 다음과 같이 텐서 형태로 주어진다.

P_{\text{ram}}=\rho u_{i}u_{j}

ram

=

P_{\text{ram}}=\rho u_{i}u_{j}

P_{\text{ram}}=\rho u_{i}u_{j}

j \

displaystyle P_{\text{ram

}}=\

rho u_{i}u_{j

여기서 $\rho$ (\ $displaystyle \rho)$ 는 $\rho$ 유체의 밀도이고, $P_{\text{ram}}$ ram(\ $displaystyle P_{\text{ram})$ 은 $P_{\text{ram}}$ j $(\displaystyle$ j $)$ $j$ 으로 $j$ 법선인 표면을 통과하는 i $(\displaystyle$ i $)$ $i$ 의 $i$ 초당 운동량 플럭스입니다. $u_{i},u_{j}$ i $u_{i},u_{j}$ , $u_{i},u_{j}$ j \ $displaystyle u_{i$ }, $u_$ {j $}$ 는 $u_{i},u_{j}$ 이러한 방향의 유체 속도의 구성요소입니다.총 코시 응력 텐서 $\sigma _{ij}$ $\sigma _{ij}$ j \ $displaystyle \sigma$ _ ${ij}}$ 는 $\sigma _{ij}$ 이 램 압력과 등방성 열압의 합계입니다(점도가 없는 경우).

단순하게 상대속도가 지표면에 정상이고 운동량이 물체에 완전히 전달되는 경우 램 압력은

P_{\text{ram}}=\rho u^{2}

ram

=

P_{\text{ram}}=\rho u^{2}

P_{\text{ram}}=\rho u^{2}

2 {

style

P _ { \

text

{

ram

} =\

rho

u^ {2}

P_{\text{ram}}=\rho u^{2}

。

파생

램 에어 터빈(RAT)의 예.RAT는 램 압력을 통해 터빈을 회전시킴으로써 전력을 생성합니다.

유체에^[1] 대한 코시 운동량 방정식의 오일러 형식은 다음과 같다.

\rho {\vec {u}}=-{\vec {\vec }p-\rho(\vec {u}}\cdot {u}){\vec {u}+\rho {g}

${\vec {u}}$ 서 $u$ $→$ {\ $displaystyle$ $p$ $rho}$ 는 $\rho$ 유체 ${\vec {u}}$ 속도, ${\vec {g}}$ $→$ {\ $displaystyle\rho}$ 는 중력 ${\vec {g}}$ 가속도입니다.한 지점에서 방향 $i의$ 운동량 변화율(아인슈타인 표기법 사용)은 다음과 같다.

(\displaystyle\frac\frac\t}(\rho u_{i})&=u_{i}{\frac {\frac t}+\rho {\frac u_{i} {\frac u_{\frac t}-{\frac p}{\frac u_i} {\frac }-{\frac u_j}\end { aligned}}

다음과 같이 표현되는 질량 보존을 대체한다.

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

-

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

∇

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

( （

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

）

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

-

（

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

j

）、

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

j {

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}

\

frac

\

rho

} { \

vec { u

} = - { \

vec

{

u

} = -

cdot

( \

frac u

j )

이것은 와 동등하다

(\displaystyle {\frac } {\frac u_{i} {\frac p} {\frac x_{i} + {\frac x_{j}} {\frac = {\frac u_{i} {\frac } ）

product rule과 Kronecker delta $\delta _{ij}$ j \ $displaystyle$ \ $delta$ _ { $ij$ 를 사용합니다.브래킷의 첫 번째 용어는 등방성 열압이고 두 번째 용어는 램 압력입니다.

이러한 맥락에서 램 압력은 이류에 의한 운동량 전달(표면을 가로질러 운동량을 체내에 전달하는 물질의 흐름)입니다. $표면$ S $(\displaystyle$ S $)$ 로 $S$ $둘러싸인$ 볼륨 V $(\displaystyle$ V $)$ 로 $V$ 흐르는 단위 초당 질량은 다음과 같습니다.

\displaystyle -\point _{S}\rho \vec {u}\cdot \mathrm {d} {vec {S}}

그리고 그것이 체내로 운반하는 초당 운동량은

-\point _{S}\rho {vec {u}\cdot \mathrm {d}(\vec {S}=-\int _{V}{\frac {\frac}{\frac}{\floc x_{j}}\left[u_{i}\rho u_j}\mathright} {d}\mathrf}\mathright} {d} {d}\mathr

램 압력 항과 같습니다.이 논의는 '끌기' 힘까지 확장될 수 있습니다. 표면에 입사한 모든 물질이 부피로 모든 운동량을 전달한다면, 이는 부피로 들어가는 물질(위의 맥락)과 동등합니다.반면, 표면에 수직인 속도만 전달된다면 전단력은 없고, 그 표면에 작용하는 유효 압력은 다음과 같이 증가한다.

P_{\text{ram}}=\rho u_{n}^{2}

ram

P_{\text{ram}}=\rho u_{n}^{2}

P_{\text{ram}}=\rho u_{n}^{2}

P_{\text{ram}}=\rho u_{n}^{2}

n

P_{\text{ram}}=\rho u_{n}^{2}

{

display style

P _ { \

text

{

ram

} = \

rho u

_ {

n

}^2}

,

$u_{n}$ 서 $u_{n}$ n $u_{n}$ \ $displaystyle u_{n}$ 은 $u_{n}$ 표면에 수직인 속도 성분입니다.

예 - 해수면 램 공기압

100mph에서 해수면 램 공기압은 얼마입니까?

제국 단위

ρ = .0023769 해수면 공기 밀도 (160s³/ft)

v² = 147² (100 mph = 147 ft/sec)

P = 0.5 * * * v²

P = 25.68 (lbf/ft² 단위의 압력)

SI 단위

ρ = 1.2250 해수면 공기밀도(kg³/m)

v² = 44.7² (100mph = 44.7 m/s)

P = 0.5 * * * v²

P = 1224 (Pa = N/m² 단위의 압력)

선택한 고도에 대한 공기 밀도
고도(피트)	공기 밀도(슬럭/피트³)	고도(m)	공기 밀도(kg/m³)
해수면	0.0023769	0	1.2250
5,000	0.0020482	1,524	1.0556
10,000	0.0017555	3,048	0.9047
20,000	0.0012673	6,096	0.6531
50,000	0.0003817	15,240	0.1967
100,000	0.0000331	30,480	0.0171

램 압력의 천체물리학적 예

은하 램 압력 스트리핑

머리털 은하단에서 발견된 나선은하 D100의 꼬리는 램 압력 ^[2]^[3]박리 방식으로 만들어집니다.

천문학과 천체물리학 분야에서는 제임스 E. Gunn과 J. Richard Gott는 은하단 내 뜨거운 매체를 통해 이동하는 은하단 내의 은하들이 다음과 같은 압력을 경험할 것이라고 처음 제안했다.

P_{r}\about \rho _{e}v^{2}

$P_{r}$ 서 P $P_{r}$ r {\ $displaystyle P_{r}$ 은 $P_{r}$ 램 압력, $\rho _{e}$ e ${\displaystyle$ \ $rho _{$ e $\rho _{e}$ }는 클러스터 내 가스 밀도, $v$ {\ $displaystyle$ v $}$ 는 $v$ ^[4]매체에 대한 은하의 속도입니다.이 압력은 본질적으로 램 ^[5]^[4]압력으로 인해 가스가 은하단 내 매질 '바람'의 힘보다 덜 중력으로 은하에 결합되는 은하에서 가스를 제거할 수 있습니다.램 압력 박리의 증거는 NGC 4402의 ^[6]이미지에서 확인할 수 있습니다.이러한 램 압력 벗겨진 은하는 종종 큰 꼬리를 가지고 있을 것이고 이것 때문에 그들은 보통 "젤리피시 은하"^[7]라고 불립니다.

램 압력 박리는 은하의 진화에 지대한 영향을 미치는 것으로 생각됩니다.은하들이 성단의 중심 쪽으로 떨어지면서, 계속적인 별 형성의 원천인 차갑고 밀도가 높은 가스를 포함하여, 점점 더 많은 가스가 제거됩니다.처녀자리와 머리털자리 은하단의 중심부에 최소한 떨어진 나선은하는 이러한 방식으로^[8] 가스(중립 수소)가 고갈되었으며 시뮬레이션 결과 100%가 1억^[9] 년에서 더 점진적인 몇 ^[10]억 년 후에 고갈될 수 있습니다.

처녀자리 은하단에 있는 세 은하(NGC 4330, NGC 4402, NGC 4522)에서 방출되는 일산화탄소(CO)의 최근 무선 관측 결과는 분자 가스가 제거되지 않고 대신 램 압력에 의해 압축된다는 것을 나타냅니다.항성 형성의 신호인 Hα 방출 증가는 압축된 CO 영역에 해당하며 중성 수소의 램 압력 제거가 진행되는 ^[11]동안 최소한 일시적으로 항성 형성이 가속화될 수 있음을 시사합니다.

보다 최근에는 램 압력이 우주망(우주망)^[12]을 통해 급감하는 고립된 왜소은하의 가스 제거로 이어질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.우주 거미줄 내의 일반적인 과잉섭취는 은하단 환경에서 발견되는 것보다 훨씬 낮지만, 왜성과 우주 거미줄 사이의 빠른 상대속도는 램 압력을 효율적으로 만듭니다.이는 특히 수소량이 적은 은하단에서 별 질량비로 ^[13]^[14]떨어져 있는 고립된 왜소은하의 존재뿐만 아니라 왜소은하 중심에서 가스가 압축되어 별이 ^[15]형성되는 과정을 설명하는 매력적인 메커니즘입니다.

램 압력 및 대기(재) 진입

지구 대기권을 초음속으로 이동하는 유성체는 유성체 앞쪽에 있는 공기가 극도로 빠르게 압축되어 충격파를 일으킨다.이 램 압력(마찰이 아닌)이 공기를 가열하여 유성체가 ^[16]주위를 흐를 때 열을 가합니다.

아폴로 7호 명령 모듈

NACA의 Harry Julian Allen과 Alfred J. Eggers는 램 압력에 대한 통찰력을 사용하여 뭉툭한 몸의 개념을 제안했습니다. 즉, 대기로 들어가는 크고 뭉툭한 물체는 신체 표면과 압축 가열된 공기 사이의 완충제 역할을 하는 압축 공기의 경계층을 만듭니다.즉, 운동 에너지는 램 압력을 통해 가열된 공기로 변환되며, 가열된 공기는 물리적 상호작용을 최소화하여 물체 표면에서 빠르게 이동하며, 따라서 신체의 발열을 최소화한다.이는 날카롭고 능률적인 프로파일이 더 ^[17]^[18]낫다고 가정했던 당시에는 직관에 반하는 것이었습니다.이 둔체 개념은 아폴로 시대의 캡슐에 사용되었다.

「」를 참조해 주세요.

램 공기 흡입구 – 엔진 성능 및 냉각을 지원하는 흡기 시스템으로, 항공기 및 기타 고성능 차량에 일반적으로 사용됩니다.
램 공기 터빈 – 항공기가 전력을 생산하기 위해 사용하는 프로펠러
파라포일 – 바람에 의해 팽창된 비강성 낙하산 날개, 램 에어 낙하산이라고도 합니다.

레퍼런스

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