عنوان پایان‌نامه
تعیین چیدمان مناسب زیر سیستمهای یک ماهواره با در نظر گرفتن ملاحظات حرارتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوا فضا -مهندسی فضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 174;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66959
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- مریم جلال پور
- استاد راهنما
- مهدی فکور ثقیه, روزبه ریاضی
- چکیده
- ماهواره ها در عمر کاری خود با شرایط مختلف گرمایی روبرو می شوند که بر عملکرد ماهواره تأثیر می گذارد. اجزاء داخلی ماهواره تحت این بارگذاری ها بطور پیوسته در حال تغییر دما می باشند. درنتیجه برای داشتن عملکرد صحیح از سیستمی استفاده می شود که این تغییرات حرارتی، تأثیر منفی بر تجهیزات و بدنه و یا محموله ی اصلی نگذارد. از آنجایی که ماهواره ها در خارج از فضای اتمسفری قرار دارند، در نتیجه انتقال گرما تنها به دو صورت تابش و رسانش صورت می گیرد و انتقال گرما به صورت همرفت وجود ندارد. برای انجام مدلسازی، با در دست داشتن مدل هندسی یک ماهواره ی نمونه و انتخاب شرایط مداری مناسب به طراحی جانمایی حرارتی ماهواره پرداخته می شود. هر ماهواره از زیرسیستمهای مختلفی تشکیل شده است. تمام زیرسیستم های ماهواره با توجه به عملکرد تعریف شده برای آنها در بازه ی دمایی معینی می توانند عمل نمایند. زیرسیستم کنترل حرارت در ماهواره، وظیفه ی تنظیم درجه ی دمای تجهیزات ماهواره را به عهده دارد. همچنین، هر زیرسیستم ماهواره دارای تلفات حرارتی خاص خود می باشد که این امر نیز در جانمایی لحاظ می گردد. با توجه به این جزئیات، برای ادامه ی مدلسازی به نرم افزاری مناسب، نیاز می باشد تا علاوه بر اینکه بتواند شناختی از شرایط محیطی که شامل مشخصات مداری، زمان سایه و تابش های رسیده به ماهواره را داشته باشد، توانایی محاسبه ی ضرایب دید و محاسبه ی کوپلینگ های گرمایی را نیز داشته باشد. بر این اساس، جهت تحلیل حرارتی ماهواره در محیط فضا، از نرم افزارهای تخصصی ترمال دسکتاپ و سیندا فلوئینت استفاده می گردد. در ادامه، نتایج بدست آمده از تحلیل حرارتی، جهت انتخاب جانمایی مناسب مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از توابعی که وابسته به مکان و دما هستند و قیود دمایی تمامی زیرسیستم ها، قیود تداخل و قیود کنترلی در آن لحاظ گردیده است، به مدلی دست می یابیم که در آن جانمایی حرارتی مناسب انجام شده است. در این مدل جانمایی سعی بر آن شده است که تمام زیرسیستم ها در بازه ی دمایی مجاز خود قرار گیرند. بر این اساس ماهواره عملکرد مناسبی را در طی مأموریت های خود خواهد داشت. دست آورد این طرح این است که، پیچیدگی زیرسیستم کنترل حرارت محدود می شود و از آنجایی که هدف، کاهش توان مصرفی می باشد، سبب کاهش بودجه ی توانی می گردد. در مجموع این مراحل، شاهد کاهش جرم ماهواره و همینطور افزایش قابلیت اطمینان ماهواره می باشیم. کلمات کلیدی: حرارت، مدلسازی حرارتی، شرایط حرارتی مداری،جانمایی حرارتی، جانمایی مناسب، بودجه ی توان.
- Abstract
- Satellites encounter many thermal situations in their operational life which will affect satellite's efficiency. Since the internal components' temperatures vary continuously due to change of thermal situations; In order to have a proper function, a system will be used so that heat changing will not have a negative influence on satellite's structure, subsystems and main payload. Since satellites are beyond atmospheric conditions; radiation and conduction methods are the only viable methods for heat transmission. In order To prepare a model of a satellite, it is required to have a sample microsatellite model and orbital conditions that encounter with satellite's structure. All of the subsystems in a satellite, according to their functions, can operate in a certain temperature range. Satellite thermal control subsystem is responsible for controlling the temperature of satellite's equipments. Furthermore, each of the satellite's equipments has its own heat dissipation, which will be taken into consideration through satellite's thermal configuration. By considering these circumstances, it is required to employ a proper software that has fair knowledge about satellite’s thermal environments and orbital conditions, such as eclipse duration, shadow entry, view factors, and thermal couplings. So, professional software such as Thermal Desktop and Sinda-Fluint will be utilized; in order to have a satellite thermal analysis in space. Throughout this study, results accomplished from thermal analysis will be used to choose the most efficient configuration. Through the application of temperature and location dependant functions, that takes the temperature constraints of all subsystems into consideration, such as interfaces and center of mass; a model with suitable thermal configuration is achieved. The aim of this thesis is to achieve a configuration, for which components' thermal requirements are considered. The achievement of this design is to limit the complexity of the thermal control subsystem and since the aim is to reduce the thermal control's power, it also reduces the mass budgets. Keywords: Heat transfer
