面向微卫星冷气推进增强推力的双喉部微喷管 CFD 驱动优化
流体动力学
2023-12-21 v1
摘要
微型航天器因其执行航天任务的适应性而日益受到青睐。基于冷气推进剂（CGP）的微型推进系统在实现微/纳卫星的机动、监测及精确姿态控制方面发挥着关键作用，与其他推进方式相比，具有结构简单、无毒且泄漏极低的特性。收敛-扩张微喷管作为微型推力器的核心组件，在推力产生中起着至关重要的作用。本研究通过 ANSYS FLUENT 采用响应面优化技术，对微喷管进行了敏感性分析以识别关键几何变量。结果表明，优化设计的推力显著提升，达到 113.1 mN。此外，本文提出了一种新颖的曲率喉部概念，使推力增加了 25%，最终设计推力达到 141 mN。进一步的探索涉及双喉部微喷管，其结合了响应面优化与曲率喉部设计，实现了 261 mN 的出色推力水平，在未增加复杂性的前提下超越了以往设计。本研究通过应对挑战并引入创新方法，推进了微型航天器推进技术，凸显了本研究在微推进系统领域的开创性。
引用
@article{arxiv.2312.12957,
title = {CFD-Driven Optimization of Dual-Throat Micro-Nozzle for Enhanced Thrust in Cold Gas Propulsion for Microsatellites},
author = {AmirHossein Niksirat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.12957},
year = {2023}
}