[发明专利]一种真空羽流效应精确计算方法

摘要

本发明公开了一种真空羽流效应精确计算方法，属于宇航推进系统及真空科学技术领域。所述方法首先采用蒙特卡洛理论得到距离航天器壁面的最近区域的流场参数，将此流场参数作为分子动力学计算的来流入口条件，计算得到壁面的热适应系数的准确值，更新蒙特卡洛理论中的经验值，计算得到更准确的仿真流场和航天器壁面羽流效应。本发明提将直接模拟蒙特卡洛理论与分子动力学理论互相耦合起来形成的系统的羽流效应评估方法，解决了以往真空羽流效应仿真不准确的问题，可对航天器表面防护材料进行有效减重，降低发射成本，提高卫星搭载能力；有助于提高卫星姿态和轨道的控制精度，节省卫星姿态和轨道控制时的燃料消耗。

主权项

1.一种真空羽流效应精确计算方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤，步骤1：初步流场仿真；首先，根据羽流效应分析任务开展初步流场仿真，流场仿真采用蒙特卡洛理论，其中航天器表面热适应系数先取经验值1；首先，获得发动机与航天器壁面作用后的耦合羽流场；然后，获得只有发动机，没有航天器壁面模型时的自由羽流场；对比上述两个流场，得到两流场区域中压强变化小于5％的区域，从该区域中选取出距离航天器壁面的最近区域；从该最近区域处得到流场参数分布；步骤2：精确计算并验证壁面热适应系数；将上述得到的距离航天器壁面的最近区域的流场参数分布作为分子动力学计算的来流入口条件，将分子动力学模拟流场尺度缩小变换，采用分子动力力学理论对缩小变换后的流场进行计算，得到壁面的热适应系数的准确值；步骤3：精确计算航天器真空羽流效应；将上述得到的壁面热适应系数的准确值更新经验值，并反馈给直接模拟蒙特卡洛理论，据此计算得到更准确的仿真流场和航天器壁面羽流效应。