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3次元非構造格子電磁粒子コードによる宇宙飛翔体環境シミュレータの開発

使用3D非结构化网格电磁粒子代码开发航天器环境模拟器

基本信息

批准号：
14740286
负责人：
岡田雅樹
金额：
$ 1.98万
依托单位：
National Institute of Polar Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、人工衛星近傍のプラズマ電磁環境を精密に再現することができる3次元のプラズマ電磁粒子コードの開発を行った。衛星の形状をモデルとして正確に扱うことを可能にするためには、まず電磁界を扱う空間格子として非構造4面体要素を用いて空間を離散化する。それをマックスウェル方程式に適用し電磁界の時間発展を計算する。さらに衛星近傍のプラズマの挙動を正確にモデル化するためには、プラズマを粒子として取り扱い、上記の電磁界によって与えられるローレンツ力を考慮した運動方程式を個々の粒子について解き進める。さらに、プラズマ粒子の運動によって発生する空間電荷や、電流密度をマックスウェル方程式に反映させることにより自己無撞着(self-consistent)なシミュレーションコードを完成する。本年度は、可能な限り現実的なモデルを取り扱うことを目標とし、衛星形状のモデル構築および大規模3次元シミュレーションコードの開発、最適化を行った。3次元CADを使用し、球プローブの非構造格子モデルを作成し実験を行う一方で、地球シミュレータを使用した大規模3次元シミュレーションコードの最適化を行った。大規模3次元シミュレーションコードは、1000×1000×1000グリッドのモデルを扱うことが可能になり、静止衛星軌道上の衛星を扱う場合10km立方の空間をモデル化することが可能になった。非構造シミュレーションコードでは、球プローブモデルをおよそ1万節点の4面体要素でモデル化し、実験を行った。今後、理論計算との比較を行い、シミュレーション精度の評価を行う予定である。

In this study, near the satellite and the artificial satellite, the precision system of the electro-magnetic environment can be seen again. Three-dimensional electromagnetic particles will be operated in the first place. The satellite shape information system is making sure that it is possible for the electro-magnetic industry to use the space grid to create tetrahedral elements. This is very important for the calculation of the equations using the electromagnetic time expansion method. The satellite is close to the satellite, and the satellite is close to the aircraft. it is correct to make sure that it is correct to test the performance of the two particle models of the equation. The equations for the generation of space charge and current density reflect that there is no impact on you (self-consistent) and that you can complete the crash. This year, the system that may limit the number of users will be selected for the first time, and the satellite shape will be used to improve the size of the three-dimensional system. The 3-dimensional CAD system uses the data, the ball makes the grid data, and the global system uses the large-scale 3-dimensional model to optimize the line. Large-scale 3-D, 1000 × 1000 × 1000, 1000 × 1000 × 1000, and 10km cube aircrafts on stationary satellite lanes may be damaged. In this paper, we do not know how to change the characteristics of tetrahedral elements, such as the elements of tetrahedron, and the elements of tetrahedron. From now on, the theoretical calculation will compare the accuracy and accuracy of the calculation.