ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 519.245: 539.196.3: 533.(17+5+72)

Технічна механіка, 2024, 4, 41 - 51

СТАТИСТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК СИЛОВОГО ВПЛИВУ ПРОДУКТІВ ЗГОРЯННЯ ДВИГУНІВ МАЛОЇ ТЯГИ НА ПОВЕРХНЮ КОСМІЧНОГО АПАРАТА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.04.041

Печериця Л. Л.

Печериця Л. Л.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Об’єктом дослідження є аеродинамічний розрахунок надзвукових газових струминних потоків та визначення їх силового впливу на обтічні перешкоди. Метою роботи є застосування статистичного методу пробних частинок (МПЧ), що є різновидом статистичного методу Монте-Карло, для чисельного моделювання струменів двигунних установок керування та визначення їхнього впливу на елементи космічних апаратів і власну зовнішню атмосферу.
      За допомогою МПЧ для характерних експлуатаційних режимів роботи проведено дослідження впливу бортових двигунних установок керування на функціонування космічних апаратів типа Кубсат, що мав форму прямої шестиграної призми з керуючими двигунами по верхньому та нижньому поясах його периметру з осями паралельними сонячним батареям і під кутом 300 до їх поверхні.
      Визначено максимальні значення і розподіл по поверхні сонячних батарей питомого потоку маси газу, а також нормального тиску і тангенціального напруження. Проведено порівняння результатів розрахунків, отриманих для кожної компоненти продуктів витоку з наступною суперпозицією отриманих результатів, а також при сумарній густині витоку суміші газів і осереднених характеристиках продуктів згоряння, визначених пропорційно їх масовій долі. Для контролю введення геометрії розташування і орієнтації двигуних установок відносно сонячних батарей побудовані поля розподілу логарифму потоків маси газу по їх поверхні та логарифму знерозміреної густини в січних площинах розрахункової області.
      Показано, що МПЧ може використовуватися для вирішення багатьох фундаментальних і прикладних задач струминної газової динаміки. Застосування МПЧ для аеродинамічного розрахунку газових струменів двигунів керування космічних апаратів в Україні проводиться вперше.
     

струминна течія, двигуни керування, космічний апарат, статистичне моделювання, чисельні розрахунки, метод пробних частинок, газодинамічні параметри, силове навантаження

1. Davis D. H. Monte Carlo Calculation of Molecular Flow Rates through a Cylindrical Elbow and Pipes of Other Shapes. J. Appl. Phys. 1960. V. 31, iss. 7. P. 169–1176. https://doi.org/10.1063/1.1735797

2. Печерица Л. Л., Палий А. С. Применение метода пробных частиц к аэродинамическому расчету КА. Техническая механика. 2017. № 3. С. 53–63. https://doi.org/10.15407/itm2017.03.053

3. Гришин И. А., Захаров В. В., Лукьянов Г. А. Параллелизация по данным прямого моделирования Монте-Карло в молекулярной газовой динамике. Препринт. Ин-т Высокопроизводительных Вычислений и Баз Данных. С.-Петербург. 1998. № 3. 32 с.

4. He B., Zhang J., Cai G. Research on Vacuum Plume and its Effects. Chin. J. Aeronaut. 2013. V. 26. P. 27–36. https://doi.org/10.1016/j.cja.2012.12.016

5. Charton V., Awad A., Labaune J. Optimisation of a Hybrid NS-DSMC Methodology for Continuous-Rarefied Jet Flows. Acta Astronautica. 2022. V. 195. P. 295–308. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.03.012

6. Печериця Л. Л., Сміла Т. Г. Застосування статистичного методу пробних частинок для моделювання розріджених струминних течій у вакуумі. Космічна наука і технологія. 2023.Т. 29, № 4 (143). С. 12–23. https://doi.org/10.15407/knit2023.04.012

7. Печериця Л. Л., Сміла Т. Г. Застосування числових методів газодинамічних розрахунків в задачах обтікання перешкод розрідженим струминним потоком. Технічна механіка. 2022. № 2. С. 71–86. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.071

Copyright (©) 2024 Печериця Л. Л.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка