一种空间碎片涡流消旋的磁场张量数值计算方法技术

本发明专利技术涉及一种空间碎片涡流消旋的磁场张量数值计算方法，在磁场张量理论的基础上，利用有限元软件对实体几何模型进行网格划分，提取网格模型的节点位置信息，利用提取的节点位置信息将原有的实体模型重塑为线框模型，再将线框模型转化为与实体几何模型质量近似相等的桁架结构模型，并按照磁场张量理论计算物体的磁场张量。该方法适用于空间中复杂形体在磁场中的磁场张量求解，其将复杂的实体近似等效为桁架结构模型，使得磁场张量的求解流程化，简化了磁场张量的计算。

【技术实现步骤摘要】
一种空间碎片涡流消旋的磁场张量数值计算方法
本专利技术属于空间消旋
，涉及对空间可导电物体进行电磁消旋的相关计算，具体涉及一种空间碎片电磁消旋中磁场张量的计算方法。
技术介绍
随着人类航天活动日益频繁，空间碎片的数量呈级数增长，且大量集中于近地轨道及地球同步轨道，受空间摄动力的影响，这些碎片常处于高速自旋的运动状态。这给空间碎片的捕捉和清理工作带来了极大的困难。空间碎片的消旋是捕捉和清理的前提。目前主要有接触式消旋和非接触式消旋。基于磁场的空间碎片消旋技术属于非接触消旋，该项研究现在处于起步阶段，现有研究主要集中于磁场涡流力矩的理论计算和控制设计，没有考虑到实际有关涡流力矩的数值计算步骤及方法。“StudyontheeddycurrentdampingofthespindynamicsofspacedebrisfromtheArianeLauncherupperstages”一文，讨论了Ariane火箭上面级产生的空间碎片在地球磁场作用下的涡流效应，其从理论上分析得到了椭球模型的理论解，并用有限元软件进行了求解，但其都是基于拉普拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间碎片涡流消旋的磁场张量数值计算方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：按照相关参数建立三维模型，将三维模型导入到有限元软件中，进行网格划分，网格划分的过程中取几何体的质心或几何中心为坐标原点，并按照要求存储每个节点的位置信息以及每个线段所含节点的信息，如式(1)和式(2)所示；/n式(1)一个n1×3的矩阵，其中行为每个节点的标识，3列分别表示节点(x,y,z)的坐标信息：/n

【技术特征摘要】
1.一种空间碎片涡流消旋的磁场张量数值计算方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：按照相关参数建立三维模型，将三维模型导入到有限元软件中，进行网格划分，网格划分的过程中取几何体的质心或几何中心为坐标原点，并按照要求存储每个节点的位置信息以及每个线段所含节点的信息，如式(1)和式(2)所示；
式(1)一个n1×3的矩阵，其中行为每个节点的标识，3列分别表示节点(x,y,z)的坐标信息：



式(2)为一个m1×2的矩阵，其中行为每条线段的标识，列为端点所包含的节点标识：



步骤2：将步骤1中的节点信息和线段信息按其是否在表面上进行剔除，只保留表面节点和表面线段的信息，得到新的节点矩阵信息N1和线段矩阵信息Line1，如式(3)和式(4)所示；按照表面节点信息和线段信息进行重构，得到物体的框架模型：






将原有的几何模型划分成m根杆和n个节点的线框模型时，赋予每根杆li的横截面积为Ai，所有杆的质量之和与原几何模型的质量mgeometry近似相等，其与原几何模型质量的误差不超过5％，如式(5)所示；其中，杆的横截面积Ai的大小可以根据计算结果调节；



在确定每根杆分配好横截面积之后，定义一个关于杆长lk、横截面积Ak及电流密度常数σk的m×m的对角矩阵D；如式(6)所示，D矩阵表示整个桁架矩阵的几何常数矩阵：



在求解张量的过程中，需要使用一个m×3的几何参考矩阵S，如式(7)所示...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀峰，黄冰潇，孟中杰，张帆，刘正雄，马志强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61