高電圧を帯びた大型宇宙飛翔体周辺環境のシミュレーションに用いる計算コードの開発

开发用于模拟带高压的大型航天器周围环境的计算代码

• 批准号: 05750813
• 负责人: 趙 孟佑
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750813/
• 关键词: 粒子コード; 宇宙プラズマ; 高電圧; 人口衛星

本研究では宇宙プラットホームとして用いられるような大型宇宙飛翔体周辺のプラズマ及び中性ガス環境をシミュレーションによって研究する際必要となる計算機コードを開発することを目的とした。具体的には中性ガスの働きを取り扱うためのモンテカルロ法とプラズマの空間電荷にself-consistentな動きを取り扱うためのParticle in Cell(PIC)法を組み合わせた2次元粒子コードを作成することを目的とした。研究にはUNIXワークステーションを使い、計算コードはフォートランで書いた。全機まわりのシースの広がりを捉えられるよう座標系として円筒座標を選択した。粒子コードは陽解法を用い、相似則の導入によって計算に必要な粒子数が典型的な例で20万個程度になるようにした。これにより小型のワークステーションでも実行可能なコードを作成できた。コードの検証のため、半径1mの円筒形飛翔体を取り囲むシースの時間発展を飛翔体表面が正負100ボルトの電位を持った場合について計算を行った。飛翔体が正電位を持つとき電子シースが飛翔体を覆うが、周辺に中性気体があると衝突電離によってシース内の正電荷が増加し、結果としてシース境界が外側に向かって進行していく現象が見られた。飛翔体が負電位を持つとき飛翔体表面からの二次電子によってイオンシースの中で電離がおこり、磁場が円筒軸に平行にあった場合は電子のExBドリフトによって電離が効果的におこなわれシース境界が内側に向かっていく現象が見られた。

The purpose of this study is to develop a computer system necessary for the study of the environment of large space flight. The Particle in Cell(PIC) method is used to combine the particles in the second dimension. Research on UNIX software development, calculation of software development The whole machine is divided into two parts: one is the coordinate system and the other is the cylinder coordinate system. The number of particles required for calculation is typically about 200,000. This is the first time I've ever seen a woman. A cylindrical aircraft with a radius of 1m is selected for the calculation of the time evolution of the surface of the aircraft with a negative potential of 100 m. The positive electric potential of the flying body is maintained and the positive electric charge in the flying body is increased, and the phenomenon of the neutral electric potential in the surrounding area is increased. The flying body has a negative potential and the secondary electrons on the surface of the flying body can ionize in the air. When the magnetic field is parallel to the cylinder axis, the ionization effect of the electrons can be seen in the inner direction of the plane.

项目成果

Mengu,Cho: "Crossed Magnetic Field Gas Breakdown around a Cylindrical spacecraft in the ionosphere" Journal of Physics D Appl.Phys.26. 1398-1407 (1993)

Mengu,Cho：“电离层中圆柱形航天器周围的交叉磁场气体击穿”物理学杂志 D Appl.Phys.26。