مدل‌سازی و تحلیل حرارتی ماهواره با روش شبکة الکتریکی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

وظیفة سیستم کنترل حرارت یک ماهواره، نگهداری دمای تجهیزات در محدودة دمایی مجازشان، در تمام شرایط محیطی و کارکردی است. به‌منظور تعیین محدودة دمای تجهیزات در طول مأموریت، روش‌های عددی و نرم‌افزارهای گوناگونی وجود دارد. در این مقاله، مد‌‌ل‌سازی ریاضی هندسی ماهواره با روابط موجود در مراجع انجام شده و با نرم‌افزار ترمال دسک‌تاپ تأیید می‌شود. از مدل هندسی، مقادیر شار حرارتی محیطی و ضرایب دید تشعشعی به‌دست می‌آید. سپس روش شبیه‌سازی الکتریکی، برای حل مدل ریاضی حرارتی یک ماهوارة چرخان معرفی می‌شود. به‌طوری‌که تجهیزات و سازة ماهواره، به چندین گره تقسیم شده و هر ترم معادلة بالانس حرارتی با المان‌های الکتریکی معادل (خازن، مقاومت، منبع جریان و ...) شبیه‌سازی شده و مدار الکتریکی حاصله با برنامة HSPICEبه سادگی و سرعت حل می‌‌شود. مقادیر ولتاژ و جریان در هر گره به ترتیب متناظر با دما و شار حرارتی است. نتایج نشان‌دهندة سرعت بالای روش شبیه‌سازی الکتریکی در مدل‌سازی حرارتی ماهواره و ارائه پاسخ‌های دمایی دقیق است. با استفاده از کنترل حرارت نیمه‌فعال، نیازمندی‌های حرارتی تأمین شده و تأثیر رنگ رادیاتور بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Satellite Thermal Modeling and Analysis with the Electrical Network Method

نویسندگان [English]

  • حسین بلندی
  • امیر میرزا قیطاقی
  • بهمن قربانی‌واقعی
  • سید مجید اسماعیل‌زاده
  • محمدرضا طلایی
چکیده [English]

The responsibility of the satellite thermal control system is to maintain equipments temperature in all external environments and under operational modes within an allowable temperature range. The geometric math model of satellite with available relations in references is obtained and certified with Thermal Desktop software. The outputs of geometric math model are external heating rates and radiation interchange factors. In this paper, the electrical simulation method is proposed as a tool for thermal math model of rotating satellite as equipments and structure of satellite are divided into several nodes and each term of thermal balance equation is simulated with equivalent electrical elements (capacitor, resistance, current source and etc.) and obtained circuit is solved fast and easily with HSPICE code. The values of voltage and current in each node are equivalent to temperature and heat flux, respectively. The results are illustrated the low run time with exact temperature responses of electrical simulation method in thermal modeling of satellite. By using the semi active thermal control, the thermal requirements are achieved and the effect of radiator paint is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Satellite thermal control
  • Rotating satellite
  • Electrical simulation method
  • HSPICE program