自由分子点源法在非均匀出口羽流场模拟中的应用

为满足高空稀薄流工程估算的精度和效率需求，将Woronovicz自由分子点源模型推广至非均匀出口发动机羽流场的计算模拟。采用分格技术剖分得到多独立点源，以此解决出口平面参数的非均匀性问题。10N双组元发动机羽流的质量和压力计算结果同实验符合良好，验证了自由分子点源模型的有效性。某实验型喷管羽流计算表明，点源模型在远场与DSMC方法基本吻合．两者误差在引入非均匀出口条件修正后得到显著改善。     

Continuum Model for Space Debris Evolution with Account of Collisions and Orbital Breakups

The paper discusses the mathematical modeling of long-term orbital debris evolution taking into account mutual collisions of space debris particles of different sizes. Investigations and long-term forecasts of orbital debris environment evolution in low Earth orbits are essential for future space mission hazard evaluation and for adopting rational space policies and mitigation measures. The paper introduces a new approach to space debris evolution mathematical modeling based on continuum mechanics incorporating partial differential equations. This is an alternative to the traditional approaches of celestial mechanics incorporating ordinary differential equations to model fragments evolution. The continuum approach to orbital debris evolution modeling has essential advantages for describing the evolution of a large number of particles, because it replaces the traditional tracking of space objects by modeling the evolution of their density of distribution.     

微型推进系统技术方案研究

将微机电系统(MEMS)技术应用于微推进系统可以降低成本，减少风险，并可满足微型航天器对性能、体积和质量等的特殊要求。本文针对微电热推力器(FMMR)和微型双组元液体火箭发动机的技术方案进行研究，采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法，对影响FMMR工作特性的因素进行了研究，并对其进行了性能评估；应用商用FLUANT软件，计算并分析了二维喷管流场的附面层情况；对无毒液体推进剂进行点火试验选择。研究结果表明，对于FMMR当采用H2O作为推进剂工质，比冲为68．247s，推力为0．225mN，效率为52．6％。通过采取其它措施可以进一步提高比冲、推力和效率。对于微型双组元液体火箭发动机，采用醇类作燃料时，起动平稳、响应时间短。通过系统集成和一体化设计，微推进系统在未来微型航天器上具有广阔的应用前景。     

自由分子流微电热推力器(FMMR)流动模拟与喷嘴型面分析

FMMR是一种工作在自由分子流状态下的微电热推力器。考虑稀薄效应对FMMR喷嘴型面设计和分析的影响,采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法模拟等截面、扩张型面、收缩-扩张型面3种不同喷嘴内的气体流动,分析了各种喷嘴型面对推力器性能的影响规律。结果表明,FMMR采用扩张喷嘴相对于等截面喷嘴,有较大的性能提升,推力最大可增加38%,比冲最大可增加23%;采用收缩-扩张喷嘴较扩张喷嘴能进一步使推力增加21%,但对比冲无明显改善。     

SOCIT4 collisional-breakup test data analysis: With shape and materials characterization

In this paper we revisit the 1995 Kaman database of the SOCIT4 fragment characteristics with added analysis of a subset of the cataloged fragments from the test. This database was compiled from the last of a series of four hypervelocity impact tests conducted under a U.S. Department of Defense program in 1991–1992. This test targeted a flight-ready, U.S. Transit navigation satellite, yielding collision fragments in the size regime of sub-millimeter through tens of centimeters. Results in this database were used in the 1998 NASA Standard Breakup Model to represent characteristic length (size) and area-to-mass distributions of fragments smaller than 10 cm.     

Rotational constants of linear and/or bent Cn+1H and CnN(n = 1–6): A DFT study

The geometries, dipole moments, and rotational constants for the linear and/or bent cations, C_n+1H⁺ and C_nN⁺(n = 1–6), were studied by the B3LYP method with the modest basis sets. For C_nH⁺(n = odd; 3, 5, 7) and C_nN⁺(n = even; 2, 4, 6), the theoretical rotational constants (B_es) of closed-shell singlet C₃H⁺, C₅H⁺, C₇H⁺, CCN⁺, C₄N⁺, and C₆N⁺ were calculated to be about 11,244, 2420, 885.2, 11,970, 2439, and 880.8 MHz, respectively. By contrast, the triplets are stable than the corresponding singlets for C_nH⁺(n = odd; 2, 4, 6) and C_nN⁺(n = even; 3, 5) except CN⁺.     

高纬极区离子速度分布函数多项式解及非相干散射谱计算

为更准确描述高纬极区电离层离子分布函数, 分别采用弛豫碰撞模型和麦克斯韦分子碰撞模型描述玻耳兹曼方程的碰撞项, 通过求解两种模型下的输运方程, 分别得到两种模型基于麦克斯韦分布下离子分布函数的13矩近似和基于双麦克斯韦分布下离子分布函数的16矩近似. 进一步根据Sheffield理论, 利用两种模型下离子分布函数的13矩和16矩近似, 计算了非相干散射谱, 并对结果进行对比分析. 结果表明, 相对于弛豫碰撞模型, 麦克斯韦分子碰撞模型能更好地描述电离层E层中离子与中性成分的相互作用. 相对于离子分布函数的13矩近似, 16矩近似更适合描述由于电场增加导致的离子温度各向异性特征.      

麦克斯韦分子碰撞下的离子分布函数及其非相干散射谱的计算

采用麦克斯韦分子碰撞模型描述玻耳兹曼方程的碰撞项, 基于双麦克斯韦分布函数得到的输运方程包含了粘滞和热流的影响, 通过求解输运方程得到了离子漂移速度, 平行和垂直磁场的离子温度, 应力张量以及平行和垂直能量的热流矢量的表达式. 进而得到了麦克斯韦分子碰撞模型下离子分布函数的16矩近似. 利用非相干散射理论, 计算得到了非相干散射谱. 相对于简单的驰豫碰撞模型, 麦克斯韦分子碰撞模型能更准确地描述非麦克斯韦分布的电离层E 层的碰撞过程.      

卫星真空热试验有机分子污染计算软件开发

文章介绍了卫星真空热试验有机分子污染计算软件的物理模型、数学模型及相关的一些重要公式,并对其主体框架、计算流程和特征设计进行了说明。该软件可以进行卫星真空热试验容器内任意位置有机分子污染量的快速计算,对试验过程起到很好的监督作用。