ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................... 5
ГЛАВА 1
Общие положения молекулярно-кинетической
теории газов ................................................... 13
§ 1.1. Функция распределения молекул по скоростям .............. 13
§ 1.2. Уравнение Больцмана ..................................... 16
§ 1.3. Основные параметры подобия и режимы течения
разреженного газа ....................................... 19
§ 1.4. Модели верхней атмосферы Земли и прогноз ее
параметров .............................................. 24
ГЛАВА 2
Численное моделирование аэродинамических
характеристик орбитальных и спускаемых
космических аппаратов .......................................... 32
§ 2.1. Орбитальные КА .......................................... 32
2.1.1. Взаимодействие набегающего потока с
поверхностью КА .................................. 32
2.1.2. Учет состава атмосферы ........................... 36
2.1.3. Метод численного интегрирования для
определения силовых возмущений, действующих
на КА ............................................ 38
2.1.4. Математическая модель и алгоритмы расчета
затененности ..................................... 39
2.1.5. Аэродинамические аспекты отдельных космических
проектов ......................................... 41
§ 2.2. Спускаемые КА ........................................... 55
2.2.1. Инженерные методы расчета ........................ 55
2.2.2. Применение гипотезы локальности к расчету
силового воздействия сильно недорасширенных
струй на преграды сложной формы .................. 63
2.2.3. Применение методов прямого статистического
моделирования в режиме первых молекулярных
столкновений ..................................... 64
§ 2.3. Применение метода "пробных молекул" к расчету
аэродинамических характеристик в переходном режиме
обтекания ............................................... 68
2.3.1. Основные положения метода "пробных молекул" ...... 69
2.3.2. Обтекание осесимметричных тел .................... 76
2.3.3. Решение плоских задач динамики разреженного
газа ............................................. 94
ГЛАВА 3
Численное моделирование силового взаимодействия
потоков солнечной радиации с внешними покрытиями
космических аппаратов ......................................... 107
§ 3.1. Основные соотношения для расчета сил давления
светового по тока на элементарную площадку ............. 107
§ 3.2. Оценки влияния тепловой эмиссии с наружных
поверхностей на силовые характеристики КА .............. 110
§ 3.3. Учет влияния неравномерности альбедо при расчете
силового воздействия на КА потоков солнечной
радиации, переотраженных от поверхности Земли .......... 111
§ 3.4. Оценка силовых возмущений, обусловленных
уходящими от Земли радиационными потоками .............. 115
§ 3.5. Влияние теневых участков орбит и неравномерного
распределения интенсивности излучения по диску
Солнца на силовые возмущения КА ........................ 117
§ 3.6. Численные исследования возмущений, действующих со
стороны сил солнечного давления на геодинамические
спутники и спутники глобальных навигационных систем .... 120
ГЛАВА 4
Расчет внешних тепловых потоков к поверхностям
космических аппаратов ......................................... 124
§4.1. Численные алгоритмы для расчета внешних тепловых
потоков к элементам конструкции КА ..................... 124
§ 4.2. Применение алгебры угловых коэффициентов для
описания внешнего радиационного теплообмена КА ......... 127
§ 4.3. Алгоритмы определения интегральных угловых
коэффициентов излучения ................................ 134
§ 4.4. Численные алгоритмы для определения теневых
участков орбит КА ...................................... 137
ГЛАВА 5
Численное моделирование процессов массопереноса
в окрестности космических аппаратов ........................... 143
§ 5.1. Основные источники формирования собственной
внешней атмосферы и ее влияние на функционирование
КА. Проблемы и перспективы ............................. 143
§ 5.2. Краткий анализ математических моделей и методов
для исследования параметров собственной внешней
атмосферы КА ........................................... 148
§ 5.3. Методы и алгоритмы расчета свободномолекулярных
полей течений в окрестности КА простой формы
(выпуклые тела) ........................................ 151
5.3.1. Метод численного интегрирования ................. 151
5.3.2. Приближенные алгоритмы для определения
газодинамических параметров вблизи
выпуклых тел .................................... 155
§ 5.4. Расчет газодинамических параметров в
окрестности КА сложной формы .................... 159
5.4.1. Регулярные методы решения ....................... 160
5.4.2. Комбинированный метод расчета ................... 161
§ 5.5. Расчет газодинамических параметров в поле
нерасчетных струй с находящимися в них
преградами ...................................... 164
§ 5.6. Математическая модель для расчета возвратных потоков
к контролируемым поверхностям .......................... 175
§ 5.7. Исследования процессов массопереноса в окрестности
КА на этапе их проектирования .......................... 180
5.7.1. Расчет потоков массы и концентрации частиц
верхней атмосферы на входную апертуру
телескопа ....................................... 181
5.7.2. Влияние эффектов дегазации конструкционных
материалов внешних покрытий на
газодинамические параметры в окрестности КА ..... 184
5.7.3. Влияние струй ДУ ................................ 184
ГЛАВА 6
Лабораторные и космические эксперименты по изучению
газодинамических процессов в окрестности космических
аппаратов и на их поверхности ................................. 188
§ 6.1. Лабораторные методы и средства моделирования
условий полета космических аппаратов в верхних
слоях атмосферы Земли .................................. 189
§ 6.2. Экспериментальные исследования на вакуумной
аэродинамической установке (ВАУ-2М) .................... 192
6.2.1. Схема и основные технические характеристики
установки ....................................... 192
6.2.2. Измерения коэффициентов обмена импульсом ........ 196
6.2.3. Измерение индикатрис потоков массы .............. 204
6.2.4. Определение эффективных сечений рассеяния
атомов и молекул ................................ 206
6.2.5. Динамические испытания и калибровка бортовых
измерительных систем и приборов ................. 208
6.2.6. Исследования газодинамических параметров
внутри моделей негерметичных контейнеров КА ..... 210
ГЛАВА 7
Применение методов молекулярной газовой динамики
для решения задач спутниковой Фотометрии ...................... 230
§ 7.1. Индикатрисы силы излучения для КА простой
геометрической формы ................................... 230
§ 7.2. Индикатрисы силы излучения КА сложной формы ............ 235
§ 7.3. Математическая модель определения параметров
свечения, основанная на описании взаимодействия
набегающего потока частиц верхней атмосферы Земли
с поверхностью КА ...................................... 237
§ 7.4. Инженерная модель расчета параметров свечения КА ....... 241
§ 7.5. Тестирование и сравнение моделей ....................... 245
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 250 |
