由于衛(wèi)星在軌運行時周期性地遭受深冷和極熱環(huán)境,這種冷熱交變環(huán)境使得衛(wèi)星結(jié)構(gòu)溫度發(fā)生劇烈的變化,結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度相差巨大從而形成溫度梯度與熱應力,這些變化會使衛(wèi)星產(chǎn)生熱變形、熱振動,從而影響衛(wèi)星準確地執(zhí)行任務,特別是對于那些天線需要高分辨率指向精度需求或有照相分辨率要求的衛(wèi)星,研究外熱流作用下衛(wèi)星動力學響應的問題顯得十分必要。本文研究對象是某型號在軌衛(wèi)星。首先,根據(jù)軌道動力學的相關(guān)知識,利用STK軟件分析了太陽同步軌道和高軌道的相關(guān)參數(shù),包括太陽光線與軌道平面的夾角變化、衛(wèi)星進出地球陰影區(qū)的時刻和持續(xù)時間,針對每個軌道分別考慮需要關(guān)心的工況:即β角最大所對應的時刻和衛(wèi)星由光照區(qū)進入陰影區(qū)時刻;其次,將衛(wèi)星表面細分成若干微單元面進行表面單元間的遮擋判斷,基于積分方法和Nusselt球法進行輻射角系數(shù)的求解,并給出求解太陽輻射外熱流、地球紅外外熱流和地球紅外反照熱流的計算公式,與Thermal Desktop軟件中計算所得的外熱流情況做對比;接著,根據(jù)衛(wèi)星各面接收外熱流的情況合理選擇的散熱面,采用涂層這種熱控手法將星內(nèi)溫度控制在合理的范圍內(nèi),利用基于熱網(wǎng)格理論、蒙特卡洛法和八叉樹法的Sinda ...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及課題研究的意義
    1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 空間外熱流的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 衛(wèi)星熱分析的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 熱環(huán)境作用下動力學響應的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)象分析總結(jié)
    1.3 本文主要研究內(nèi)容和研究方案
第2章 理論基礎
    2.1 引言
        2.1.1 在軌衛(wèi)星所受空間外熱流類型
        2.1.2 在軌衛(wèi)星熱傳遞方式
    2.2 在軌衛(wèi)星換熱相關(guān)系數(shù)計算
        2.2.1 輻射換熱角系數(shù)
        2.2.2 地球紅外輻射角系數(shù)
        2.2.3 地球反照角系數(shù)
        2.2.4 輻射交換系數(shù)
    2.3 軌道外熱流的計算
        2.3.1 太陽輻射外熱流
        2.3.2 地球紅外外熱流
        2.3.3 地球紅外反照熱流
    2.4 溫度場作用下熱物性能變化
    2.5 本章小結(jié)
第3章 某型號衛(wèi)星在軌熱分析
    3.1 引言
    3.2 軌道分析
        3.2.1 軌道參數(shù)
        3.2.2 STK簡介
        3.2.3 太陽矢量確定部件是否進入陰影區(qū)
        3.2.4 利用STK進行軌道分析的步驟
        3.2.5 根據(jù)仿真結(jié)果分析典型工況
    3.3 基于ThermalDesktop求解衛(wèi)星外熱流
        3.3.1 ThermalDesktop中求解外熱流步驟
        3.3.2 軌道一工況一外熱流變化情況
        3.3.3 軌道一工況二外熱流變化情況
        3.3.4 軌道二工況一外熱流變化情況
        3.3.5 軌道二工況二外熱流變化情況
    3.4 基于ThermalDesktop求解衛(wèi)星溫度場
        3.4.1 溫度場求解理論
        3.4.2 基于ThermalDesktop在軌衛(wèi)星熱分析原理
        3.4.3 溫度場分析的有限元法原理
        3.4.4 利用Sinda/Fluint求解在軌衛(wèi)星溫度場
        3.4.5 根據(jù)外熱流結(jié)果確定涂層
        3.4.6 ThermalDesktop求解溫度場步驟
        3.4.7 結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 某型號在軌衛(wèi)星熱-動力學響應
    4.1 引言
    4.2 模型建立
        4.2.1 蜂窩夾層板的等效力學參數(shù)
        4.2.2 在軌衛(wèi)星熱力耦合計算方法
        4.2.3 在軌衛(wèi)星有限元建模
    4.3 衛(wèi)星模態(tài)分析
        4.3.1 Abaqus中模態(tài)分析的步驟
        4.3.2 三種溫度場作用下頻率和振型
    4.4 正弦激勵下的動力學響應
        4.4.1 正弦分析步驟
        4.4.2 工況一正弦激勵響應
        4.4.3 工況二正弦響應
        4.4.4 工況三正弦響應
    4.5 溫度場作用下隨機激勵的動力學響應
        4.5.1 隨機激勵響應的基本原理
        4.5.2 Abaqus中隨機激勵響應的實現(xiàn)步驟
        4.5.3 工況一隨機激勵響應
        4.5.4 工況二隨機激勵響應
        4.5.5 工況三隨機振動響應
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3768629