基于離散元方法的單個月塵顆粒靜電粘附性研究.pdf

1、本文系統(tǒng)研究了月塵顆粒靜電粘附性機理。月塵吸附的月面探測器及相關(guān)電子設(shè)備將會出現(xiàn)工作性能下降、壽命衰減等問題，月塵粘附的航天服將出現(xiàn)保護性能下降、危及宇航員生命安全等問題，這些都是登月工程面臨的重大課題之一。因此，對月塵靜電粘附性的研究具有重要的理論和實際意義。
　　月塵顆粒帶電是其具有靜電粘附性的根本原因。在月球表面太陽射線、太陽風(fēng)等離子體作用下月塵顆粒將帶上電荷。本文分析了月塵顆粒充電過程中形成的電流種類，并根據(jù)電流平衡、單粒

2、子軌道理論和 Maxwell能量分布建立了月塵顆粒充電模型。然后，使用龍格庫塔法在MATLAB中分析研究了月塵顆粒的充電機理。
　　帶上電荷的月塵顆粒具有較強的靜電粘附性。靜電粘附機理主要包括靜電粘附力組成要素和各要素的數(shù)學(xué)模型。在月塵顆粒靜電粘附性機理基礎(chǔ)上，建立了球形顆粒和不規(guī)則形狀顆粒的靜電粘附力學(xué)模型。
　　基于離散元理論軟件進行月塵顆粒的靜電粘附性仿真分析驗證。離散元方法是將連續(xù)物體離散元化，然后通過追蹤各個單元的

3、狀態(tài)，最終得到整體運動狀態(tài)的方法。離散元軟件具有運算速度快、精度高、可仿真真實狀態(tài)的優(yōu)點。本文基于離散元理論，在離散元軟件 EDEM上進行靜電粘附性仿真分析驗證。首先使用離散元軟件和有限元軟件驗證了靜電粘附機理；然后使用 C++編譯了靜電粘附力插件；最后，對月塵靜電粘附性進行仿真，研究了月塵顆粒粒徑、形狀，月表電場和探測器材料性質(zhì)對靜電粘附性的影響。
　　同時，由于月球表面的特殊環(huán)境如強輻射、高真空及極端溫度等會對月塵顆粒的充電特