資源描述：
《月表鞘層振蕩特性及帶電月塵運動的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文月表鞘層振蕩特性及帶電月塵運動的研究STUDYONTHEOSCILLATIONCHARACTERISTICSOFTHELUNARSHEATHANDCHARGEDLUNARDUSTMOTION吳坤哈爾濱工業(yè)大學2018年1月國內圖書分類號：P184.8學校代碼：10213國際圖書分類號：520密級：公開工學碩士學位論文月表鞘層振蕩特性及帶電月塵運動的研究碩士研究生：吳坤導師：曹勇副教授申請學位：工學碩士學科：動力工程及工程熱物理所在單位：深圳研究生院答辯日期：2017年12月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:P184
2、.8U.D.C:520AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringSTUDYONTHEOSCILLATIONCHARACTERISTICSOFTHELUNARSHEATHANDCHARGEDLUNARDUSTMOTIONCandidate：WuKunSupervisor：AssociateProf.CaoYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngin
3、eeringSpeciality：PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要作為離地球最近的天體，月球在人類探索太空的進程中具有重要的地位，人類對外太空的探索將以月球為跳板向更遠處發(fā)展。然而月表的復雜環(huán)境給人類的探月活動帶來了巨大的挑戰(zhàn)，其中月
4、表特殊的電場環(huán)境的影響尤為明顯。電場不僅會直接影響登月設備，還會引起月塵懸浮，給人類的活動帶來更多的困難。目前對月表電場環(huán)境的研究以及月塵的充放電及運動的研究都是在月表的鞘層結構是穩(wěn)態(tài)結構的假設基礎上開展的，沒有考慮時間對月球表面鞘層的影響。鞘層結構隨時間的變化可能會對鞘層內顆粒的帶電情況以及帶電顆粒的運動情況造成影響。對鞘層結構的穩(wěn)定性以及其對帶電月塵運動的研究有助于更加深入細致的了解月表電場及帶電月塵的運動規(guī)律，為減小月表電場環(huán)境以及懸浮月塵對探月活動的影響提供參考。根據(jù)等離子體數(shù)值模擬實驗從物理層面模擬鞘層形成過程的需求，以IFE-PIC（Imm
5、ersedFiniteElementParticleinCell）理論為基礎建立了鞘層結構數(shù)值模擬程序。用PIC理論對粒子進行動力學模擬，用IFE理論求解復雜界面條件下的電場分布，并對程序的關鍵部分進行驗證。在考慮時間影響的前提下對鞘層進行數(shù)值模擬，觀察到了鞘層的振蕩現(xiàn)象。對所用數(shù)值方法以及計算模型相關參數(shù)設置可能對結論帶來的影響進行了研究。通過對照的數(shù)值模擬，研究了數(shù)值模型的時間步長、模擬區(qū)域大小、網(wǎng)格寬度、邊界條件等參數(shù)設置對結果的影響。結果表明相關參數(shù)在某一范圍內變動不影響結果的正確性，排除了觀察到的振蕩現(xiàn)象是數(shù)值方法本身引起數(shù)值振蕩的可能性。通
6、過數(shù)值模擬對引起鞘層振蕩的原因進行了探究，發(fā)現(xiàn)鞘層電勢振蕩頻率與等離子體頻率一致，因此認為鞘層的振蕩現(xiàn)象是由等離子體振蕩引起。對鞘層內電荷密度、電子密度、離子密度、壁面積聚電荷密度、入射粒子數(shù)等隨時間變化的情況進行統(tǒng)計分析，進一步確認了所獲得結論的正確性。同時研究了光電子對鞘層結構的影響。發(fā)現(xiàn)光電子數(shù)密度越大鞘層振蕩幅值越大，但頻率基本不變。對振蕩鞘層下帶電月塵的運動進行了數(shù)值模擬，研究振蕩鞘層下月塵的充放電及運動規(guī)律。結果表明振蕩鞘層中月塵顆粒的運動會受到顆粒粒徑，初始電勢以及鞘層結構的影響。關鍵詞：IFE-PIC；等離子體；鞘層振蕩；月塵運動-I-
7、哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractAsthenearestcelestialbodytotheEarth,themoonplaysanimportantroleinthehumanexplorationofspace.Thehumanspacecraftwillexplorethefurtherspacebyusingthemoonasaspringboard.However,thecomplexenvironmentofthelunarsurfacehasposedahugechallengetothelunarexplorationac
8、tivitiesofmankind.Inparticular,theimpactofthesp
