隨著我國軍事和宇航任務(wù)的發(fā)展,各類航天器對提供極低推力的微型推進器的需求日益增加,微噴管作為微推進器的關(guān)鍵組成部分,主要是通過對氣體的流動控制實現(xiàn)航天器的軌道機動和特殊姿態(tài)控制等。根據(jù)氣體流動稀薄程度的不同,可以將流動區(qū)域分為:高密度的連續(xù)流區(qū),極低密度的自由分子流區(qū)和介于兩者之間的過渡區(qū)。一般情況下微噴管內(nèi)部流動會出現(xiàn)同時跨越幾個流動區(qū)域的現(xiàn)象,其中非連續(xù)流區(qū)的流動會存在著明顯的稀薄效應(yīng),除此之外,微噴管尺度小,氣體工質(zhì)的粘性效應(yīng)對微噴管的性能和推進效率有著較大的影響,因此微噴管流動特性的研究對微型空間推進器及微機電(MEMS)動力系統(tǒng)的設(shè)計和性能改進具有重要的意義。本文分別采用基于連續(xù)介質(zhì)法的Navier-Stokes方程和基于分子動力學(xué)的直接模擬蒙特卡洛法(DSMC)對跨流域問題展開研究,開發(fā)出基于有限體積法的的N-S方法計算程序和基于貼體網(wǎng)格的DSMC計算程序。結(jié)合基于通量的弱耦合信息傳遞機制,開發(fā)出混合算法的核心功能模塊:連續(xù)失效判斷模塊、網(wǎng)格區(qū)域劃分模塊、信息傳遞模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊,從而實現(xiàn)基于貼體網(wǎng)格的N-S/DSMC的雙向耦合算法,在保證對稀薄流動計算準確性的基礎(chǔ)上,提...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1NASA/Goddard開發(fā)的MEMS單組分推進器示意圖

第1章緒論第1章緒論景及意義(MEMS)系統(tǒng)的發(fā)展與成熟，微納米衛(wèi)星逐漸成為低成統(tǒng)作為微納米衛(wèi)星關(guān)鍵系統(tǒng)之一，如現(xiàn)有MEMS單組要通過微噴管對流動的控制實現(xiàn)衛(wèi)星的軌道機動、特殊度小，且外部環(huán)境接近真空環(huán)境，因此準確高效預(yù)測流場力）對空間飛行器的設(shè)計（導(dǎo)航、控制和熱防護....

圖1.1數(shù)學(xué)模型上的流動分區(qū)[2]

圖1.1數(shù)學(xué)模型上的流動分區(qū)[2]空間技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器對于軌道機動、特殊姿態(tài)控制的精推進裝置內(nèi)部氣體工質(zhì)的工作過程也不僅僅只屬于上述單獨的多種流動區(qū)域共存的現(xiàn)象，因此僅使用求解連續(xù)流方法會導(dǎo)致數(shù)使用純DSMC方法計算跨流域問題太費時，所以這類問題會朝相耦合的方式發(fā)....

圖1.2本文研究內(nèi)容邏輯圖

圖1.2本文研究內(nèi)容邏輯圖論文基于VisualStudio2017程序開發(fā)平臺進行開發(fā)，通過Fortran90語言進行程序編寫，結(jié)合耦合理論實現(xiàn)跨流域流動N-S/DSMC混合算法，最終對微噴管的內(nèi)流以及外部羽流進行研究，具體的研究內(nèi)容如下：1、對連續(xù)介質(zhì)方法展....

圖2.1網(wǎng)格與控制體示意圖

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文計算區(qū)域劃分為一系列不重復(fù)的控制體積，每一個控制體積都有一，將待求的守恒型微分方程在任一控制體積及一定時間間隔內(nèi)在空間用積分平均的思想將積分方程作簡單處理；待求函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對時間及空間的變化型線或插值方式作出假設(shè)；步驟a中各項按選定的型線作出積分并整....

本文編號：3909277