Bakalářská práce

Simulace proudění a komprese plynu v elektrických pohonech využívajících vzduch jako palivo na velmi nízké oběžné dráze

Simulation of gas flow and compression in air breathing electric propulsion at very low earth orbit

Marek Šťastný
Anotace

Cílem této práce bylo prozkoumat elektrické pohony využívající okolní vzduch jako palivo. Předpokládá se, že vzduch bude přiváděn vstupním ústrojím. Takový systém by umožnil vyslat satelity na velmi nízkou oběžnou dráhu Země, kde by za předpokladu překonání odporu vzduchu mohli obíhat s dlouhou životností. Pomocí Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) metody jsme provedli parametrickou studii zkou-mající …více

Abstract

The objective of this thesis was to explore the Air Breathing Electric Propulsion (ABEP) systems able to collect residual atmosphere via an intake and utilize it as a means of propulsion. If the atmospheric drag in Very Low Earth Orbit (VLEO) could be compensated, ABEP systems would enable missions with longer lifetimes at these orbits. A paramet-ric study was conducted, investigating different intake …více

Klíčová slova
Velmi nízká oběžná dráha (VLEO) Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) Elektrické pohony využívající vzduch jako palivo (ABEP) Orbitální propagátor Vstupní ústrojí Atmosférické modely Molekulární proudění Very Low Earth Orbit (VLEO) Air Breathing Electric Propulsion (ABEP) Orbital propagator Intake Atmospheric models Free-molecular flow
Zadání práce
Elektrické pohony (electric propulsion) využívající plazmatu jsou již dnes ve velké míře využívány na nízké oběžné dráze (LEO) a geostacionární oběžné dráze (GEO) pro manévrování satelitů, úpravu orbity nebo odstavení na konci doby provozu. Do budoucna se uvažuje jejich použití i na velmi nízké oběžné dráze (VLEO, níže než 350 km), kde již hraje významnou roli aerodynamický odpor zbytkové atmosféry. Technologie tzv. elektrických pohonů využívajících vzduch jako palivo (air-breathing electric propulsion) je potom založená na hypotéze, že při dostatečné kompresi zbytkové atmosféry ji bude možné ionizovat a generovat tak tah. Student v této práci použije numerickou metodu DSMC (Direct simulation Monte Carlo) k tomu, aby simuloval molekulární a přechodové (molekulárně-viskózní) proudění na VLEO. Dále prozkoumá, jak závisí kompresní faktor a aerodynamický odpor na průřezu objektu, na jeho délce a na tvaru tzv. “intake”, kterým je plyn sbírán do hypotetického elektrického pohonu. Na základě literární rešerše také student zváží, zda je možné dosáhnout takových kompresních poměrů, aby bylo možné v elektrickém pohonu zapálit plazma. Studentovi bude za účelem vypracování práce poskytnuta licence software PlasmaSolve DSMC založeného na open-source frameworku OpenFOAM. Práce bude vypracována v anglickém jazyce.
Administrativní informace
Práce zkontrolována:
17. 6. 2021 09:44, Mgr. Adam Obrusník, Ph.D., učo 356468
Plný text práce
2,5 MB / soubor PDF
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
13. 7. 2021
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

Mgr. Adam Obrusník, Ph.D., učo 356468
DMP ÚFTP Fyz PřF MU

Oponent

doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D., učo 16711
DMP ÚFTP Fyz PřF MU

Konzultant

Mgr. Martin Kubečka, Ph.D.
abs PřF MU
Citovat tuto práci
Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta
Studijní program
Fyzika
Obor

Práce na příbuzné téma

Seznam prací, které mají shodná klíčová slova.

  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.

  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.

  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.

  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.

  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.