Simulación del Aumento de Temperatura por Perforación en Suelo Congelado de la Región Polar Lunar Basada en la Teoría de Elementos Discretos
Autores: Cui, Jinsheng; Kui, Le; Zhang, Weiwei; Zhao, Deming; Chang, Jiaqing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación del Aumento de Temperatura por Perforación en Suelo Congelado de la Región Polar Lunar Basada en la Teoría de Elementos Discretos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Suelo congelado
Región del Polo Sur
Perforación
Muestras
Temperatura
Suelo lunar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Dado que el suelo congelado en la región del Polo Sur de la Luna es un recurso hídrico importante, la operación de perforación y recuperación de muestras del suelo congelado en esta región será una tarea crucial que debemos llevar a cabo en futuras exploraciones espaciales profundas. Así, este documento investigó los efectos del aumento de temperatura y la transferencia de calor entre las herramientas de perforación y el suelo lunar simulado para minimizar la degradación de las muestras de suelo congelado durante la perforación debido al aumento de temperatura. Específicamente, se adoptó el método de elementos discretos y se calibraron los parámetros de transferencia de calor de las partículas del elemento discreto en función de la transferencia de calor equivalente del sistema de partículas. Además, se desarrolló un sistema de partículas de suelo lunar para las simulaciones. Bajo las condiciones de trabajo actuales con parámetros razonables, el aumento máximo en la temperatura de la broca fue de aproximadamente 60 grados Celsius. En general, los resultados de la simulación fueron consistentes con los resultados experimentales, y un análisis adicional reveló que el flujo de suelo lunar puede llevar efectivamente el calor, lo que también es una de las razones por las que las partículas de suelo lunar simulado están en un estado de alta temperatura en la parte frontal de la herramienta de perforación.
Descripción
Dado que el suelo congelado en la región del Polo Sur de la Luna es un recurso hídrico importante, la operación de perforación y recuperación de muestras del suelo congelado en esta región será una tarea crucial que debemos llevar a cabo en futuras exploraciones espaciales profundas. Así, este documento investigó los efectos del aumento de temperatura y la transferencia de calor entre las herramientas de perforación y el suelo lunar simulado para minimizar la degradación de las muestras de suelo congelado durante la perforación debido al aumento de temperatura. Específicamente, se adoptó el método de elementos discretos y se calibraron los parámetros de transferencia de calor de las partículas del elemento discreto en función de la transferencia de calor equivalente del sistema de partículas. Además, se desarrolló un sistema de partículas de suelo lunar para las simulaciones. Bajo las condiciones de trabajo actuales con parámetros razonables, el aumento máximo en la temperatura de la broca fue de aproximadamente 60 grados Celsius. En general, los resultados de la simulación fueron consistentes con los resultados experimentales, y un análisis adicional reveló que el flujo de suelo lunar puede llevar efectivamente el calor, lo que también es una de las razones por las que las partículas de suelo lunar simulado están en un estado de alta temperatura en la parte frontal de la herramienta de perforación.