一种采用PIC方法仿真计算卫星表面电位的加速方法技术

本申请涉及空间应用技术领域，具体而言，涉及一种采用PIC方法仿真计算卫星表面电位的加速方法，包括如下步骤：步骤1：采用PIC方法进行等离子体粒子模拟；步骤2：设定带电粒子的初始位置和速度；步骤3：求出各处的电场和磁场；步骤4：求出每个粒子所受的洛伦兹力；步骤5：求出每个粒子下一时刻的位置和速度；步骤6：循环计算，一定程度后，计算一定时间步长内电位的变化，并将电位变化率乘以加速倍数等效为下一个加速时间步长内的初始电位；步骤7：在下一个加速时间步长之后，正常计算与加速时间步长相同时间内的电位结果。本申请采用仿真计算中分段按照比例扩大电位的加速算方法，可在PIC仿真计算卫星表面充电电位中减少计算时间。真计算卫星表面充电电位中减少计算时间。真计算卫星表面充电电位中减少计算时间。

【技术实现步骤摘要】
一种采用PIC方法仿真计算卫星表面电位的加速方法


[0001]本申请涉及空间应用
，具体而言，涉及一种采用PIC方法仿真计算卫星表面电位的加速方法。

技术介绍

[0002]卫星在太空中飞行时，会遭遇空间等离子体环境和高能带电粒子辐射环境，这些环境中的带电粒子与飞船相互作用，在其局部产生沉积电荷。这是一种积累效应，虽然轻微的带电不一定会引发异常或故障，但是当带电积累到一定水平时，就会显现负面的效果。卫星带电积累到一定程度时，会产生静电放电现象，放电会产生脉冲干扰或放电火花，引发仪器故障甚至是航天火灾等危险事故。由带电粒子辐射和太阳电磁辐射引起的卫星表面充电效应是导致卫星异常和故障的重要原因，在空间环境引起的卫星异常和故障中约占1/3。因此在卫星设计中必须考虑卫星的表面充电效应，采取必要的控制和防护措施。
[0003]卫星充电电位计算机模拟，是在卫星设计和运行中考虑卫星表面充电效应的最简便、最经济和最便捷的手段。通过模拟可以仿真出卫星在不同轨道、不同大小、不同形状和多种表面材料的卫星表面充电电位及其周围电位的分布；并提供空间等离子体受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用PIC方法仿真计算卫星表面电位的加速方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采用PIC方法进行等离子体粒子模拟，建立空间计算网格；步骤2：设定带电粒子在空间计算网格的初始位置和速度，并统计平均求出等离子体空间的电荷和电流密度分布；步骤3：通过描述电场演化的Maxwell方程组求出各处的电场和磁场；步骤4：根据洛伦兹力公式求出每个粒子所受的洛伦兹力；步骤5：通过运动方程求出每个粒子下一时刻的位置和速度，通过场的权重分配求模拟粒子所受的力以及运动状况，得到新的粒子速度分布和空间分布；步骤6：按照步骤2
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5循环计算，跟踪每个粒子的运动，一定程度后，计算一定时间步长内电位的变化，计算等效出下一个加速时间步长内的初始电位，同时将加速时间计入总计算时间；...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳青，秦晓刚，杨生胜，史亮，冯展祖，把得东，张剑锋，毛俊程，田海，贺援际，魏佳，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：