一种碎片对航天器结构破坏效应的粒子评估方法

摘要

本发明涉及一种碎片对航天器破坏作用的计算评估方法，包括：建立工程计算模型，确定模型的几何尺寸参数；收集步骤1的计算模型中碎片及航天器材料的物理参数；以航天器的大小作为计算域，并采用正交网格离散计算域，网格步长由碎片及航天器中的最小部件尺寸确定，并在网格内加入PIC粒子；获取步骤3所确定的各网格和PIC粒子影响碰撞毁伤效果的物理量；连续输出步碰撞过程中变化的物理量，采用可视化技术，直观地得到碎片对航天器破坏效果图。该方法保证侵彻计算过程中弹靶接触区域的计算精度，减少计算量，不仅适用于碎片对航天器结构破坏的评估，还适用于冲击碰撞问题的分析评估。

主权项

1.一种碎片对航天器结构破坏效应的粒子评估方法，该方法包括以下步骤：步骤1：建立工程计算模型，确定模型的几何尺寸参数；步骤2：收集步骤1的计算模型中碎片及航天器材料的物理参数；步骤3：根据步骤1的计算模型，计算域的尺寸取为碰撞毁伤区宽度的4倍以上，并采用正交网格离散计算域，网格步长由碎片及航天器中的最小部件尺寸确定，网格步长最大为碎片及航天器中的最小部件尺寸的1/5，并在网格内加入PIC粒子；步骤4：获取步骤3所确定的各网格和PIC粒子影响碰撞毁伤效果的物理量；步骤5：连续输出步碰撞过程中变化的物理量，采用可视化技术，直观地得到碎片对航天器破坏效果图；其中，在步骤4中，获取步骤3所确定的各网格和PIC粒子影响碰撞毁伤效果的物理量通过采用算子分裂法求解偏微分守恒方程组来实现，将质量、动量、能量守恒方程统一写成如下形式：$\frac{\partial \phi }{\partial t}+u·▿\phi =H---\left(12\right)$式中，φ代表物理量，所述物理量为密度（ρ）、能量（e）或速度（u），表示物理量φ在网格上的变化率；为对流项，即物理量φ在单位空间网格边界上的通量；等式右边H为源项，物理效应意义上的算子分裂法将方程(12)分裂成如下两个方程，同时在数值计算时也分成相应的两步完成：$\frac{\partial \phi }{\partial t}=H---\left(13\right)$$\frac{\partial \phi }{\partial t}+u·▿\phi =0---\left(14\right).$