隨著我國(guó)軍事和宇航任務(wù)的發(fā)展,各類航天器對(duì)提供極低推力的微型推進(jìn)器的需求日益增加,微噴管作為微推進(jìn)器的關(guān)鍵組成部分,主要是通過(guò)對(duì)氣體的流動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)航天器的軌道機(jī)動(dòng)和特殊姿態(tài)控制等。根據(jù)氣體流動(dòng)稀薄程度的不同,可以將流動(dòng)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(guò)渡區(qū)。一般情況下微噴管內(nèi)部流動(dòng)會(huì)出現(xiàn)同時(shí)跨越幾個(gè)流動(dòng)區(qū)域的現(xiàn)象,其中非連續(xù)流區(qū)的流動(dòng)會(huì)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(duì)微噴管的性能和推進(jìn)效率有著較大的影響,因此微噴管流動(dòng)特性的研究對(duì)微型空間推進(jìn)器及微機(jī)電(MEMS)動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)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(dòng)力學(xué)的直接模擬蒙特卡洛法(DSMC)對(duì)跨流域問(wèn)題展開(kāi)研究,開(kāi)發(fā)出基于有限體積法的的N-S方法計(jì)算程序和基于貼體網(wǎng)格的DSMC計(jì)算程序。結(jié)合基于通量的弱耦合信息傳遞機(jī)制,開(kāi)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(chǔ)模塊,從而實(shí)現(xiàn)基于貼體網(wǎng)格的N-S/DSMC的雙向耦合算法,在保證對(duì)稀薄流動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,提...

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1NASA/Goddard開(kāi)發(fā)的MEMS單組分推進(jìn)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(guò)微噴管對(duì)流動(dòng)的控制實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的軌道機(jī)動(dòng)、特殊度小，且外部環(huán)境接近真空環(huán)境，因此準(zhǔn)確高效預(yù)測(cè)流場(chǎng)力）對(duì)空間飛行器的設(shè)計(jì)（導(dǎo)航、控制和熱防護(hù)....

圖1.1數(shù)學(xué)模型上的流動(dòng)分區(qū)[2]

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

圖1.2本文研究?jī)?nèi)容邏輯圖

圖1.2本文研究?jī)?nèi)容邏輯圖論文基于VisualStudio2017程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)Fortran90語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫，結(jié)合耦合理論實(shí)現(xiàn)跨流域流動(dòng)N-S/DSMC混合算法，最終對(duì)微噴管的內(nèi)流以及外部羽流進(jìn)行研究，具體的研究?jī)?nèi)容如下：1、對(duì)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(jì)算區(qū)域劃分為一系列不重復(fù)的控制體積，每一個(gè)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(shí)間間隔內(nèi)在空間用積分平均的思想將積分方程作簡(jiǎn)單處理；待求函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)對(duì)時(shí)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(xiàng)按選定的型線作出積分并整....

本文編號(hào)：3909277