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1、碩士學(xué)位論文基于外熱流研究的在軌衛(wèi)星熱動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析THERMALDYNAMICRESPONSEANALYSISOFON-ORBITSATELLITEBASEDONEXRERNALHEATFLOWSTUDY華運(yùn)韜哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：V414.1學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文基于外熱流研究的在軌衛(wèi)星熱動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析碩士研究生：華運(yùn)韜導(dǎo)師：馬文來副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：航天工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIn
2、dex:V414.1U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERMALDYNAMICRESPONSEANALYSISOFON-ORBITSATELLITEBASEDONEXRERNALHEATFLOWSTUDYCandidate：HuaYuntaoSupervisor：Asso.Prof.MaWenlaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffili
3、ation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要由于衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)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(yīng)力，這些變化會(huì)使衛(wèi)星產(chǎn)生熱變形、熱振動(dòng)，從而影響衛(wèi)星準(zhǔn)確地執(zhí)行任務(wù)，特別是對(duì)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
4、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的問題顯得十分必要。本文研究對(duì)象是某型號(hào)在軌衛(wèi)星。首先，根據(jù)軌道動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，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(jìn)出地球陰影區(qū)的時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，針對(duì)每個(gè)軌道分別考慮需要關(guān)心的工況：即β角最大所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻和衛(wèi)星由光照區(qū)進(jìn)入陰影區(qū)時(shí)刻；其次，將衛(wèi)星表面細(xì)分成若干微單元面進(jìn)行表面單元間的遮擋判斷，基于積分方法和Nusselt球法進(jìn)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(jì)算公式，與ThermalDesktop軟件中計(jì)算所得的外熱流
5、情況做對(duì)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SindaFluint軟件進(jìn)行不同工況下的溫度場(chǎng)求解；最后，利用Abaqus中順序耦合的方法，研究衛(wèi)星在溫度場(chǎng)的作用下模態(tài)、正弦響應(yīng)以及隨機(jī)響應(yīng)的變化情況，為衛(wèi)星的熱-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。本文從理論分析和軟件仿真兩個(gè)角度，分析了在軌衛(wèi)星接收外熱流的情況，計(jì)算衛(wèi)星溫度場(chǎng)的變化狀況，探討了衛(wèi)星因溫度場(chǎng)作用下動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的變化規(guī)律。關(guān)鍵詞：在軌衛(wèi)星；外熱流分析；衛(wèi)星熱分析；熱力耦合；熱
6、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractThesatelliteisperiodicallyexposedtodeepcoldandextremelyhotenvironmentduringitsorbitoperation,thetemperatureofthesatellitestructurechangesdramaticallyduetothealternatingcoldandhotenvironment.Thetemperaturedifferencewithinthestructureishuge,r
7、esultingintemperaturegradientandthermalstress.Thesechangeswillcausethesatellitetogeneratethermaldeformationandthermalvibration.Itisknownfromtheconservationofangularmomentumthatthesethermaldisturbancesofthesatellitewillcausetheirattitudetobedeflected,thusaffectingthesat
8、ellitetoperformthetaskaccurately,especiallyforthosesatelliteswhoseantennasneedhighresolutionpointingaccuracyorhavepho
