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大型航天器再入陨落时太阳翼气动力/热模拟分析
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
  • 作者机构:中国空气动力研究与发展中心超高速所,绵阳621000
  • 相关基金:国家973计划(2014CB744100); 国家自然科学基金(91016027;11325212)
中文摘要:

采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法对大型航天器离轨再入陨落过程中,其太阳翼帆板在稀薄过渡流域的气动力、气动热特性进行数值模拟,计算中采用流场直角与表面三角形非结构混合网格以及网格自适应技术处理这类复杂外形的流动模拟,考虑内能激发和化学反应来准确模拟气动加热,并基于MPI环境的并行算法解决计算量庞大的难题。通过计算分析太阳翼水平和垂直放置时在不同高度、不同攻角下的复杂流动特征,表明在90 km以上高空,太阳翼垂直放置时,飞行器头部脱体激波与帆板脱体激波会产生更强烈、更复杂的激波/激波和激波/边界层的干扰,在气动力和气动热的双重作用下要比水平放置时的太阳翼更快地被撕裂并脱离目标航天器。

英文摘要:

The direct simulation Monte Carlo( DSMC) method is used to simulate aerodynamic force and aero-heating applied on solar array panels in rarefied transitional regime during large-scale spacecraft deorbit and atmospheric reentry.The hybrid Cartesian grids and surface unstructured triangular cells are employed with the self-adaptive technique to deal with the complex configuration flows. Internal energy excitations and chemical reactions are considered to simulate aeroheating precisely. The huge amount of computing memory is resolved by the DSMC parallel algorithm based on MPI environment. The computational analysis of complicated flow properties are performed in different altitudes and angles of attack for solar array horizontally and perpendicularly mounted respectively. Results show that more stronger and complex interactions of shock / shock and shock / boundary layer above 90 km altitude are happened between top bow detached shock wave and solar array detached shock wave when the solar array is perpendicularly mounted. Perpendicularly mounted solar array is more easily torn and separated from the spacecraft than horizontally mounted solar array under the dual aerodynamic force and heating interactions.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670