Метод определения проектных параметров тепловакуумной камеры для воссоздания орбитальных граничных условий на поверхностях космических аппаратов
https://doi.org/10.56304/S2304487X22030026
Аннотация
В данной работе рассмотрен метод определения подаваемых тепловых мощностей к солнечным имитаторам тепловакуумной камеры для воссоздания теплового режима космического аппарата на орбитальном участке полета на примере инфракрасного Фурье-спектрометра. Данная задача решается как задача минимизации среднеквадратичного отклонения между падающим тепловым потоком, получаемым в условиях тепловакуумных испытаний и потоком, моделирующим условия орбитального полета. Для этого сперва решаются две “прямые” задачи теплообмена для определения падающих тепловых потоков с учетом диффузного переизлучения между элементами. В качестве метода оптимизации предлагается метод сопряженных направлений как наиболее точный метод первого порядка сходимости. Для него необходимо определить шаг спуска и компоненты градиента среднеквадратичной ошибки. Шаг спуска ищется из условий минимума целевого функционала на каждой итерации, тем самым регуляризируя нашу невязку между тепловыми потоками. Задача минимизации решается методом сопряженных градиентов, позволяющим достичь требуемой сходимости за минимальное число итераций. Результаты показали, что температурный режим рассматриваемых узлов спектрометра коррелируется с расчетом на орбитальном участке полета.
Об авторе
Н. О. Борщев
Астрокосмический центр Федерального государственного учреждения науки институт им. С.А. Лебедева
Россия
Россия
Москва
119991
Список литературы
1. Залетаев В.М., Капинос Ю.В., Сургучев О.В. Расчет теплообмена космического аппарата. М.: Машиностроение, 1979.
2. Крейн С.Г., Прозоровская О.И. Аналитические полугруппы и некорректные задачи для эволюционных уравнений // Доклады Академии наук СССР. 1960. Т. 133. № 2. С. 277–280.
3. Басистов Ю.А., Яновский Ю.Г. Некорректные задачи в механике (реологии) вязкоупругих сред и их регуляризация // Механика композиционных материалов и конструкций. 2010. Т. 16. № 1. С. 117–143.
4. Бакушинский А.Б., Кокурин М.Ю., Кокурин М.М. Прямые и обратные теоремы для итерационных методов решения нерегулярных операторных уравнений и разностных методов решения некорректных задач Коши // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2020. Т. 60. № 6. С. 939–962.
5. Фанов В.В., Мартынов М.Б., Карчаев Х.Ж. Летательные аппараты НПО им. С.А. Лавочкина (к 80-летию предприятия) // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина, 2017. № 2/36. С. 5–16.
6. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л. Н. Теплообмен излучением. М.: Энергоатомиздат, 1991.
7. Тулин Д.В., Финченко В.С. Теоретико-экспериментальные методы проектирования систем обеспечения теплового режима космических аппаратов. М.: МАИ-ПРИНТ, 2014. Т. 3. С. 1320–1437.
8. Цаплин С.В., Болычев С.А., Романов А.Е. Теплообмен в космосе. Самара: Самарский университет, 2013. 53 с.
9. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 288 с.
10. Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена. М.: Машиностроение, 1988. 280 с.
11. Формалев В.Ф. Теплоперенос в анизотропных твердых телах. М.: Физматлит, 2015. 238 с.
12. Васин В.В. Модифицированный метод наискорейшего спуска для нелинейных регулярных операторных уравнений // Доклады Академии наук. 2015. Т. 462. № 3. С. 264.
13. Голичев И.И. Модифицированный градиентный метод наискорейшего спуска решения нелениаризованной задачи для нестационарных уравнений Навье–Стокса // Уфимский математический журнал. 2013. Т. 5. № 4. С. 60–76.
14. Формалев В.Ф., Ревизников Д.Л. Численные методы. М.: Физматлит, 2004. 400 с.
15. Формалев В.Ф. Анализ двумерных температурных полей в анизотропных телах с учетом подвижных границ и большой степени анизотропии // Теплофизика высоких температур. 1990. Т. 28. № 4. С. 715–721.
16. Формалев В.Ф. Идентификация двумерных тепловых потоков в анизотропных телах сложной формы // Инженерно-физический журнал. 1989. Т. 56. № 3. С. 382–386.
17. Формалев В.Ф., Колесник С.А. Аналитическое решение второй начально-краевой задачи анизотропной теплопроводности // Математическое моделирование. 2003. Т. 15. № 6. С. 107–110.
Рецензия
Для цитирования:
Борщев Н.О. Метод определения проектных параметров тепловакуумной камеры для воссоздания орбитальных граничных условий на поверхностях космических аппаратов. Вестник НИЯУ МИФИ. 2022;11(3):197–208. https://doi.org/10.56304/S2304487X22030026
For citation:
Borshchev N.O. Method for Determining the Design Parameters of a Thermal Vacuum Chamber for Recreating Orbital Boundary Conditions on Spacecraft Surfaces. Vestnik natsional'nogo issledovatel'skogo yadernogo universiteta "MIFI". 2022;11(3):197–208. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2304487X22030026
Просмотров:
171
Послать статью по эл. почте 