基于OpenFOAM的卫星热分析建模研究
发布时间：2021-12-21 19:31
随着空间技术的发展,微小卫星成为关注的焦点。复杂的轨道热环境引起微小卫星的低热惯性,高度集成的电子设备使得星内具有较高的热流密度,这些问题对传统的热分析方法提出了挑战。为了精确地求解卫星的瞬态温度场分布,本文对卫星的热分析过程进行了详细的研究并开发了相应的热分析建模软件。本文首先研究卫星的姿态建模,依据轨道参数和姿态变换信息确定地球阴影区以及卫星、地球和太阳三者之间的相对位置关系;然后研究卫星外表面的空间外热流的计算方法;之后基于Open FOAM开发了符合卫星传热建模需求的求解器,求解器可处理接触热阻、薄层以及局部漏热问题;然后将各个模块整合,形成完整的热分析软件。最后利用本文开发的热分析软件,对具体的卫星模型进行了热分析,求解了外表面的外热流分布和整星的瞬态温度场分布,对外表面外热流分布规律进行了分析,结果表明:外热流的分布与卫星的姿态密切相关;结构间的遮挡效应会显著地影响外热流的分布。对卫星的特征面以及特征点的温度进行了分析,结果表明:温度场分布受外热流的影响很大;在外热流相同的情况下,不同位置的温度值与其周围的辐射换热有关;遮挡效应会造成局部温度值的迅速变化;单机的温度值与自身...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“墨子号”量子科学实验卫星
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文等效为 3.5K 的冷背景[14]。卫星在轨道运行中所受的空间外热流的状况，主要与它和地球、太阳有关。卫星在轨道面内绕地球不断运动，轨道面绕地球运动，而地球动。这些运动使得卫星、地球和太阳三者间的相对位置不断变化。为的外热流分布，首先进行轨道计算，即确定它在任意时刻的空间位置卫星与地球间的距离，卫星进出阴影区的时间等参数[15]。除此之外，何结构的遮挡关系，在太阳辐射的作用下会产生向阳面和背阴面。而辐射以及太阳反照辐射都会产生一定程度的遮挡效应。在空间外热流的计算方面，国内外研究人员主要是将外热流计算问题流角系数的计算，得出外热流角系数之后，进一步获得空间外热流。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 12V 232 V 10）无解或仅有一个解时，此时的运行轨道为全日难以用解析法进行求解，因此本文设计了二分法算：变量，令2 2 2 2 2 f (V ) p cos i cos ( V ) e cos V 2e cosV 1 线 f (V )与 V 轴所有交点的横坐标值，且根据物理如图 3-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星轨道计算方法及精度分析[J]. 冯燕来,刘阳,车德朝. 指挥信息系统与技术. 2014(05)
[2]卫星在轨太阳辐射热流的简化计算方法[J]. 刘欣,潘增富. 中国空间科学技术. 2012(04)
[3]太阳同步圆轨道空间相机瞬态外热流计算[J]. 刘巨. 中国光学. 2012(02)
[4]计算近地轨道航天器空间外热流的RUD方法[J]. 张涛,孙冰. 宇航学报. 2009(01)
[5]微小卫星热控关键技术研究[J]. 潘增富. 航天器工程. 2007(02)
[6]空间热物理技术发展的探讨[J]. 贾阳,刘强. 航天器环境工程. 2002(01)
[7]空间任意形状凸面的轨道空间外热流计算方法[J]. 翁建华,潘增富,闵桂荣. 中国空间科学技术. 1994(02)
博士论文
[1]轨道调控期间挠性卫星的姿态容错控制算法研究[D]. 杨婧.哈尔滨工业大学 2017
[2]卫星姿态控制系统的自适应故障补偿与辨识[D]. 马亚杰.南京航空航天大学 2015
[3]小卫星动态传热特性分析与热控设计方法研究[D]. 张镜洋.南京航空航天大学 2012
[4]随机近似热模型修正方法及相变热控关键问题研究[D]. 刘娜.中国科学技术大学 2012
[5]星载大型可展开天线热分析技术研究[D]. 朱敏波.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于碳纤维复合材料的立方体卫星结构热控一体化设计[D]. 王忠强.南京理工大学 2017
[2]在轨变工况环境下卫星热分析及单机热控优化研究[D]. 冯建朝.哈尔滨工业大学 2016
[3]空间机械臂关节在轨温度场数值仿真分析[D]. 谷利亚.北京交通大学 2016
[4]航天器瞬态热分析模型修正方法及应用研究[D]. 程梅苏.南京航空航天大学 2016
[5]基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究[D]. 王修亭.天津大学 2015
[6]应用Sinda及TMG的星载机构热设计和分析方法研究[D]. 宋慧凯.哈尔滨工业大学 2012
[7]微小卫星热控制系统的设计[D]. 李海平.南京航空航天大学 2006
本文编号：3545048
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
“墨子号”量子科学实验卫星
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文等效为 3.5K 的冷背景[14]。卫星在轨道运行中所受的空间外热流的状况，主要与它和地球、太阳有关。卫星在轨道面内绕地球不断运动，轨道面绕地球运动，而地球动。这些运动使得卫星、地球和太阳三者间的相对位置不断变化。为的外热流分布，首先进行轨道计算，即确定它在任意时刻的空间位置卫星与地球间的距离，卫星进出阴影区的时间等参数[15]。除此之外，何结构的遮挡关系，在太阳辐射的作用下会产生向阳面和背阴面。而辐射以及太阳反照辐射都会产生一定程度的遮挡效应。在空间外热流的计算方面，国内外研究人员主要是将外热流计算问题流角系数的计算，得出外热流角系数之后，进一步获得空间外热流。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 12V 232 V 10）无解或仅有一个解时，此时的运行轨道为全日难以用解析法进行求解，因此本文设计了二分法算：变量，令2 2 2 2 2 f (V ) p cos i cos ( V ) e cos V 2e cosV 1 线 f (V )与 V 轴所有交点的横坐标值，且根据物理如图 3-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星轨道计算方法及精度分析[J]. 冯燕来,刘阳,车德朝. 指挥信息系统与技术. 2014(05)
[2]卫星在轨太阳辐射热流的简化计算方法[J]. 刘欣,潘增富. 中国空间科学技术. 2012(04)
[3]太阳同步圆轨道空间相机瞬态外热流计算[J]. 刘巨. 中国光学. 2012(02)
[4]计算近地轨道航天器空间外热流的RUD方法[J]. 张涛,孙冰. 宇航学报. 2009(01)
[5]微小卫星热控关键技术研究[J]. 潘增富. 航天器工程. 2007(02)
[6]空间热物理技术发展的探讨[J]. 贾阳,刘强. 航天器环境工程. 2002(01)
[7]空间任意形状凸面的轨道空间外热流计算方法[J]. 翁建华,潘增富,闵桂荣. 中国空间科学技术. 1994(02)
博士论文
[1]轨道调控期间挠性卫星的姿态容错控制算法研究[D]. 杨婧.哈尔滨工业大学 2017
[2]卫星姿态控制系统的自适应故障补偿与辨识[D]. 马亚杰.南京航空航天大学 2015
[3]小卫星动态传热特性分析与热控设计方法研究[D]. 张镜洋.南京航空航天大学 2012
[4]随机近似热模型修正方法及相变热控关键问题研究[D]. 刘娜.中国科学技术大学 2012
[5]星载大型可展开天线热分析技术研究[D]. 朱敏波.西安电子科技大学 2007
硕士论文
[1]基于碳纤维复合材料的立方体卫星结构热控一体化设计[D]. 王忠强.南京理工大学 2017
[2]在轨变工况环境下卫星热分析及单机热控优化研究[D]. 冯建朝.哈尔滨工业大学 2016
[3]空间机械臂关节在轨温度场数值仿真分析[D]. 谷利亚.北京交通大学 2016
[4]航天器瞬态热分析模型修正方法及应用研究[D]. 程梅苏.南京航空航天大学 2016
[5]基于OpenFOAM的主动吸收式数值波浪水槽研究[D]. 王修亭.天津大学 2015
[6]应用Sinda及TMG的星载机构热设计和分析方法研究[D]. 宋慧凯.哈尔滨工业大学 2012
[7]微小卫星热控制系统的设计[D]. 李海平.南京航空航天大学 2006
本文编号：3545048
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