[发明专利]一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法在审

专利信息
申请号: 202111362034.1 申请日: 2021-11-17
公开(公告)号: CN114154309A 公开(公告)日: 2022-03-08
发明(设计)人: 王晓慧;刘建岑;岳宇贤 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F119/14
代理公司: 北京慧泉知识产权代理有限公司 11232 代理人: 王顺荣;唐爱华
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 考虑 含量 彗星 束缚态 尘埃 动力学 建模 方法
【权利要求书】:

1.一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法,设彗核和尘埃为球体;设尘埃之间无相互作用,忽略尘埃之间的碰撞黏附;在上述前提下,建立准束缚态尘埃的动力学模型,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:建立彗核/尘埃表面温度模型

彗核/尘埃温度模型反映了彗核/尘埃表面任意一点的温度;彗核/尘埃表面的辐射能量包括日照辐射能量和全球基础温度辐射能量两部分;

日照辐射能量来源于太阳辐射,彗核/尘埃服从不良导体传热规则和辐射定律;全球基础温度辐射能量由彗核/尘埃的导热效应和自转产生;

步骤二:建立彗星轨道坐标系s

彗星轨道坐标系是指原点为彗核中心的相对坐标系;

步骤三:建立准束缚态尘埃动力学方程

准束缚态尘埃动力学方程投影在彗星轨道坐标系,在该相对坐标系下,尘埃受到彗核引力、太阳引力、太阳光压力、气体作用力、升华反冲力、牵连惯性力和科里奥利力作用。

2.根据权利要求1所述的一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法,其特征在于:在步骤一中,彗核/尘埃服从不良导体传热规则和辐射定律,球形彗核/尘埃昼半球表面温度分布设为:

其中θ为日照高度角,Teq为热力学平均温度;由于尘埃实际上存在较强的导热效应和自转,其因此存在一个全球基础温度;设昼半球与日照角度相关的辐射能量占比为λ,则剩余(1-λ)比例的能量为全球基础温度对应的辐射能量:

Iglobal=(1-λ)·σTeq4

式中,σ为Stefan-Boltzmann常数,从而昼半球的辐射能量:

Iday=λσ·4sinθ·Teq4+(1-λ)·σTeq4

相应地,尘埃全球的温度分布为:

3.根据权利要求1所述的一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法,其特征在于:在步骤二中,定义彗星轨道坐标系:原点为彗核中心,xA轴沿太阳中心与彗核中心连线,从太阳指向彗核为正方向;zA轴垂直于彗星轨道平面;yA轴根据右手定则得到,顺向彗星运动方向为正方向。

4.根据权利要求1或2所述的一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法,其特征在于:在步骤三中,所述准束缚态尘埃动力学方程投影在彗星轨道坐标系,在该相对坐标系下,尘埃受到彗核引力、太阳引力、太阳光压力、气体作用力、升华反冲力、牵连惯性力和科里奥利力作用,准束缚态尘埃动力学方程写为

式中,m表示尘埃质量,ar表示尘埃相对加速度,vr表示尘埃相对速度,Fgc表示彗核引力,Fgs表示太阳引力,Frs表示太阳光压力,Fgas表示气体作用力,Fsub表示升华反冲力,Fe表示牵连惯性力,FC表示科里奥利力。

5.根据权利要求1或4所述的一种考虑冰含量的彗星准束缚态尘埃动力学建模方法,其特征在于:所述彗核引力为彗核对尘埃的引力,方向由尘埃质心指向彗核质心,表示为:

式中,G为引力常数,Mc为彗核质量,rc为彗核中心至尘埃距离,ρ为尘埃密度,d为尘埃直径。

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