基于消隐算法的空间结构有效辐射面判断方法研究

《基于消隐算法的空间结构有效辐射面判断方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第20卷第2期航天器工程V01．20No．21111篁!旦量呈垒篁兰篁坚垒!三星墼鱼!型兰兰垒!些鱼!!基于消隐算法的空间结构有效辐射面判断方法研究何治赵殷伟(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要空间环境中若投入能量是均匀的，则到达空间结构表面的外热流只与空间结构在投入能量方向上的有效投影面积有关。据此，对空间结构外热流的求解问题将转化为空阍结构有效投影面积的求解问题。文章参考图形学的相关算法，提出了一种快速的、具备较高精度的重叠投影区域判断方法，用于辅助空间结构有效投影面积计算。以大型复杂卫星为例，采用该算法对有效投影面进行判断，并根据有效投影面统计卫星的外热流情况，仿真结果表

2、明，基于该算法构建的空间结构外热流计算方法，计算过程简单、能够反映空间结构轨道运动规律，与其它软件的计算结果差异较小。关键词卫星；太阳直接辐射；外热流；消隐算法；有效辐射面中图分类号：TK32：V524．2文献标志码：A文章编号：1673-8748(2011)02-0041—05StudyofJudgmentMethodforEffectiveRadiationSurfaceofSpaceStructureBasedOilBlankingAlgorithmHEZhiZHAOQiwei(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing1

3、00094，China)Abstract：Iftheenergyarrivesatsurfaceofspacestructureiswell—proportionedinspace，theheatfluxofspacestructurewouldbeequaltoeffectiveradiationareaofspacestructure．Basedonthistheory。theproblemhowtocalculateheatfluxcanbetransformedintothattOfindeffectiveradia-tionareaofspacestructure．Thispape

4、rdevelopsaquickandhigh—fidelityblankingalgorithmbasedonalgorithmsofComputerGraphics，tohelpincalculatingeffectiveradiationareaofspacestructure．Thepresentedalgorithmisusedtodeterminetheeffectiveprojectionofhugemulti-bodysatellite，asanexample，andthengetstheheatfluxofsatellite．Theresultsobtainedwella。g

5、reewiththosebythethermalanalysissoftware，andthemovementofsatelliteinorbitcanbeshowed．Keywords：satellite；directradiationofsunlight；heatflux；blankingalgorithm；effectiveradia。tionsurface．引言在进行空间结构热分析或仿真过程中，需要求解其表面的外热流。积分法‘13和蒙特卡洛‘2。33法等是被广泛采用的外热流数值求解方法。但随着空间结构模型的复杂化，这些方法的计算量也随之增加，带来的主要问题是仿真的速度越来越慢。因此，

6、传统的外热流计算方法不适用于要求高精度、实时仿真的情况。若投入能量是均匀的，则到达空间结构表面的能量只与空间结构表面在投入能量方向上的有效投影面积有关。基于这样的思想，针对太阳直接辐射的情况，已有研究者设计了求解外热流的投影方收稿日期：2010—08—16：修回日期：2011-02—23作者简介：何治(1977一)，男，博士，主要研究方向为航天器热设计。42航天器工程法[4-5]。但这些方法主要是针对特定情况设计，不适于直接应用到其它系统或模型中，其中的关键是解决模型的投影以及投影区域的判断过程的问题。为此，本文参考计算机图形学的相关算法，设计了空间结构外热流的消隐算法，用于确定太阳直接辐射

7、条件下空间结构接收投入辐射的有效辐射面积。2算法原理本文介绍的消隐算法源自计算机图形学上的可见面算法[6]。可见面算法是计算机图形学上进行三维图形处理的一种关键方法，可以用于判断三维模型的表面是否可见。与此相对应，在外热流计算中，能够接收太阳辐射的表面就相当于图形学上的可见面，而被遮挡的表面就相当于不可见面。两者在本质上具有一定的相似性。基于消隐算法的空间结构有效辐射面判断方法的基本原理是：选择一个垂直于阳光