شبيه­سازي عددي نيروهاي وارد بر وسايل فضايي در فاصله­هاي معين نزديك سطح زمين

تعداد137صفحه  درword

گروه هوافضا

كارشناسي ارشد((M.Sc))

رشته مهندسي هوافضا- گرايش آيروديناميك

شبيه­سازي عددي نيروهاي وارد بر وسايل فضايي در فاصله­هاي معين نزديك سطح زمين

باتوجهبهاينكه يكي از نيازهاي اساسي كشور در زمينه تحقيق و توسعه ماهواره­ها مي­باشد، شناخت بيشتر براي بكارگيري اين وسائل فضايي ضروري مي­نمايد. به همين دليل تحليلنیروهای وارد برماهواره­ها و تعيينميزان اثرآنها در ارتفاعات مختلف بسيارلازممي­باشد. در اين پايان نامه سعي بر اين شده است كه پس از مدلسازي محيط فضا، نيروهاي مهم و تاثيرگذاري كه در مدارهاي نزديك به زمين روي ماهواره يا هر فضاپيماي ديگري تاثير مي­گذارند شناسايي و با روشهاي عددي مدلسازي و محاسبه شوند. همچنين، اثر ميدان گرانشي، ميدان مغناطيسي، نيروي پسا و نيروي حاصل از فشار تابشي خورشيد محاسبه گرديده است.

پس از محاسبه و مقايسه نتايج مشاهده شد كه در ارتفاعات نزديك به سطح زمين اثر گرانش و مغناطيس و پسا بسيار زياد و با افزايش ارتفاع ميزان اين اثرات كاهش مي­يابد.

همچنين، با افزايش ارتفاع به علت افزايش عدد نادسون و بالطبع كاهش تعداد مولكولها معادلات پيوستگي ديگر پاسخگو نبوده و براي محاسبه ضريب پسا از روش شبيه سازي مستقيم مونت كارلو استفاده شده است. اين روشی است که با استفاده از شبیه­سازی احتمالی معادله بولتزمن را برای جریان­های سیال با عدد ندسون محدود را حل می­کند. در واقعبرپايهتكنيك­هايمدل­هايعدديذراتمي­باشدوجريانراتوسطبررسيحرکاتوبرخوردهايمولکوليدرمنطقهمحاسباتيمدلسازيمي­کند. اينروشباتعقيبخطسيرومسيرحركتذراتومولكول­ها، خاصيت­هايماكروسكوپيو خصوصياتآنهارامحاسبهمي­كند.

ميزان نيروي تابشي نيز در ارتفاعات مختلف نزديك سطح زمين مقدار تقريبا ثابتي دارد و فقط با توجه به موقعيت مداري فضاپيما، كه ممكن است در سايه يا نيم سايه قرار گرفته شده باشد، مقدار اين نيرو در طول حركت در مدار مورد نظر متغير است. از ارتفاع 600 كيلومتري به بالا اثر همه نيروها به شدت كاهش يافته و بالعكس اثر نيروي تابشي افزايش مي­يابد.

كلمات كليدي: نيرو- ماهواره- جاذبه- پسا- مغناطيس- فشار تابشي خورشيد- روش عددي- عدد نادسون- ارتفاع- شبيه سازي مستقيم مونت كارلو