Estudio sobre Métodos de Simulación Numérica para el Impacto de Hipervelocidad en Estructuras Espaciales Complejas a Gran Escala
Autores: Zhang, Yanxi; An, Fengjiang; Liao, Shasha; Wu, Cheng; Liu, Jian; Li, Yipeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estudio sobre Métodos de Simulación Numérica para el Impacto de Hipervelocidad en Estructuras Espaciales Complejas a Gran Escala
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Impacto hipervelocidad
Métodos de simulación numérica
Nube de escombros
Parámetro característico de fragmentos
Método de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo tiene como objetivo estudiar la diferencia de resultados en el juicio del estado de ruptura, la nube de escombros y los parámetros característicos de los fragmentos durante el impacto hipervelóz (HVI) en estructuras complejas de naves espaciales a gran escala mediante varios métodos de simulación numérica. Comparamos los resultados de la prueba de impacto de un proyectil de aluminio en una placa de aluminio con los resultados de simulación de la hidrodinámica de partículas suaves (SPH), el método de elementos finitos (FEM) - método de acoplamiento fijo de Galerkin de partículas suaves (SPG), el método de separación de nodos y el método de elementos finitos - método de acoplamiento adaptativo de hidrodinámica de partículas suaves bajo diferentes tamaños de malla/partículas. Luego, basándonos en la prueba del satélite simulado complejo bajo el impacto hipervelóz de escombros espaciales, se seleccionó el algoritmo más aplicable y se utilizó para verificar la precisión de los resultados de cálculo. Se encontró que el método de elementos finitos - método de acoplamiento adaptativo de hidrodinámica de partículas suaves tiene una menor sensibilidad de malla al mostrar el contorno de la nube de escombros y al calcular sus parámetros característicos, lo que lo hace más adecuado para la simulación numérica a gran escala del impacto hipervelóz. Además, este algoritmo puede simular el estado de ruptura macro del modelo a gran escala con estructura compleja y generar fragmentos de escombros con límites claros y formas precisas. Este estudio proporciona opciones de métodos de simulación numérica para la investigación posterior sobre las condiciones de ruptura, los efectos de daño, las nubes de escombros y las características de los fragmentos de naves espaciales complejas a gran escala.
Descripción
Este artículo tiene como objetivo estudiar la diferencia de resultados en el juicio del estado de ruptura, la nube de escombros y los parámetros característicos de los fragmentos durante el impacto hipervelóz (HVI) en estructuras complejas de naves espaciales a gran escala mediante varios métodos de simulación numérica. Comparamos los resultados de la prueba de impacto de un proyectil de aluminio en una placa de aluminio con los resultados de simulación de la hidrodinámica de partículas suaves (SPH), el método de elementos finitos (FEM) - método de acoplamiento fijo de Galerkin de partículas suaves (SPG), el método de separación de nodos y el método de elementos finitos - método de acoplamiento adaptativo de hidrodinámica de partículas suaves bajo diferentes tamaños de malla/partículas. Luego, basándonos en la prueba del satélite simulado complejo bajo el impacto hipervelóz de escombros espaciales, se seleccionó el algoritmo más aplicable y se utilizó para verificar la precisión de los resultados de cálculo. Se encontró que el método de elementos finitos - método de acoplamiento adaptativo de hidrodinámica de partículas suaves tiene una menor sensibilidad de malla al mostrar el contorno de la nube de escombros y al calcular sus parámetros característicos, lo que lo hace más adecuado para la simulación numérica a gran escala del impacto hipervelóz. Además, este algoritmo puede simular el estado de ruptura macro del modelo a gran escala con estructura compleja y generar fragmentos de escombros con límites claros y formas precisas. Este estudio proporciona opciones de métodos de simulación numérica para la investigación posterior sobre las condiciones de ruptura, los efectos de daño, las nubes de escombros y las características de los fragmentos de naves espaciales complejas a gran escala.