基于OpenFOAM的卫星热分析建模研究.pdf

《基于OpenFOAM的卫星热分析建模研究.pdf》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、硕士学位论文基于OpenFOAM的卫星热分析建模研究RESEARCHONMODELINGOFSATELLITETHERMALANALYSISBASEDONOPENFOAM孙乾哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于OpenFOAM的卫星热分析建模研究硕士研究生：孙乾导师：谢鸣教授申请学位：工学硕士学科：工程热物理所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK121U.D.C:621Dis

2、sertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMODELINGOFSATELLITETHERMALANALYSISBASEDONOPENFOAMCandidate：SunQianSupervisor：Prof.XieMingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringThermophysicsAffiliation：SchoolofEnergyScience&EngDateofDefence：June

3、,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要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

4、研究卫星外表面的空间外热流的计算方法；之后基于OpenFOAM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

5、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的热功率以及周围的辐射换热有关。关键词：卫星热分析；空间外热流；遮挡效应；辐射换热；OpenFOAM-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofspacetechnology,micro-satellitesbecomethefocusofattention.Complicatedorbitalthermalenvironmentcauseslowthermalinertiaofmicro-satellites,andhighly

6、integratedelectronicequipmentmakestheinteriorofthesatellitehavehighheatfluxdensity,whichchallengesthetraditionalmethodofheatanalysis.Inordertoaccuratelysolvethetransienttemperaturedistributionofthesatellite,thethermalanalysisprocessofthesatelliteisstudiedindetailandthecorr

7、espondingthermalanalysismodelingsoftwareisdeveloped.Firstly,thispaperstudiestheattitudemodelingofthesatellite,determinestheEarthshadowregionaccordingtotheorbitparameterandtheAttitudetransformationinformation,andthendeterminestherelativepositionrelationbetweenthesatellite,t

8、heEarthandthesun,andthenstudiesthecalculationmethodoftheexternalheatfluxoftheoutersurface