基于離散元方法的單個(gè)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(jī)理。月塵吸附的月面探測(cè)器及相關(guān)電子設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)工作性能下降、壽命衰減等問(wèn)題，月塵粘附的航天服將出現(xiàn)保護(hù)性能下降、危及宇航員生命安全等問(wèn)題，這些都是登月工程面臨的重大課題之一。因此，對(duì)月塵靜電粘附性的研究具有重要的理論和實(shí)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(yáng)射線、太陽(yáng)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(guò)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(kù)塔法在MATLAB中分析研究了月塵顆粒的充電機(jī)理。
　　帶上電荷的月塵顆粒具有較強(qiáng)的靜電粘附性。靜電粘附機(jī)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(jī)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(jìn)行月塵顆粒的靜電粘附性仿真分析驗(yàn)證。離散元方法是將連續(xù)物體離散元化，然后通過(guò)追蹤各個(gè)單元的

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