Análisis aerodinámico de la vela de arrastre de deorbitación para CubeSat utilizando el método DSMC
Autores: Chen, Jiaheng; Chen, Song; Qin, Yuhang; Zhu, Zeyu; Zhang, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis aerodinámico de la vela de arrastre de deorbitación para CubeSat utilizando el método DSMC
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Detritos espaciales
Vela de arrastre
Modelos de CubeSat
Propiedades aerodinámicas
Método de simulación de Monte Carlo directo
Tiempo de deorbitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Reducir los desechos espaciales es un desafío crítico en la exploración espacial actual. Este estudio se centra en el diseño de una vela de arrastre para modelos de CubeSat y en el examen de sus propiedades aerodinámicas utilizando el método de simulación directa de Monte Carlo (DSMC). El análisis abarca el rendimiento aerodinámico de formas tridimensionales complejas con diferentes dimensiones de vela a altitudes orbitales de 125 km, 185 km, 300 km y 450 km. Además, se aplica la teoría del flujo molecular libre (FMF) y se compara con los hallazgos de DSMC tanto para un modelo de placa plana como para el CubeSat. Los resultados revelan que la FMF predice con precisión el coeficiente de arrastre a altitudes de 185 km en adelante, mientras que se producen discrepancias significativas a altitudes más bajas debido al aumento de colisiones intermoleculares. Este estudio también sugiere que la vela de arrastre mejora sustancialmente la fuerza de arrastre del CubeSat, lo que reduce efectivamente su tiempo de deorbitación.
Descripción
Reducir los desechos espaciales es un desafío crítico en la exploración espacial actual. Este estudio se centra en el diseño de una vela de arrastre para modelos de CubeSat y en el examen de sus propiedades aerodinámicas utilizando el método de simulación directa de Monte Carlo (DSMC). El análisis abarca el rendimiento aerodinámico de formas tridimensionales complejas con diferentes dimensiones de vela a altitudes orbitales de 125 km, 185 km, 300 km y 450 km. Además, se aplica la teoría del flujo molecular libre (FMF) y se compara con los hallazgos de DSMC tanto para un modelo de placa plana como para el CubeSat. Los resultados revelan que la FMF predice con precisión el coeficiente de arrastre a altitudes de 185 km en adelante, mientras que se producen discrepancias significativas a altitudes más bajas debido al aumento de colisiones intermoleculares. Este estudio también sugiere que la vela de arrastre mejora sustancialmente la fuerza de arrastre del CubeSat, lo que reduce efectivamente su tiempo de deorbitación.