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Unsteady Simulations of Rocket Plume Expansions in Geostationary Earth Orbit

机译：对地静止轨道中火箭羽流膨胀的非稳态模拟

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Unsteady, direct simulation Monte Carlo/particle-in-cell simulations of rocket plume expansions into the magnetosphere at geostationary Earth orbit are presented for three rocket thruster pulse durations: 0.1, 1.4, and 9.9s. The chemical rocket thruster ejects hydrazine combustion products at a mass flow rate of 4.5x10-4kg/s, and the number densities is computed as a function of time for distances up to 35km from the rocket thruster. The plume reaches steady-state operation 1km downstream of the rocket thruster before the thruster is shut off at 1.4s, and steady-state operation is reached as far as 20km downstream of the rocket thruster for the 9.9s pulse duration. An analytic expression for free molecular flow expanding into a vacuum is compared to the unsteady simulations for number densities and flow velocities, and the influences of energetic protons and electrons emitted from the sun on predicted total number densities are investigated.
机译：在三个火箭推进器脉冲持续时间：0.1s，1.4s和9.9s中，给出了对地静止地球轨道上的火箭羽向磁层的膨胀的非稳态直接模拟Monte Carlo /单元内粒子模拟。化学火箭推进器以4.5x10-4kg / s的质量流速喷射肼燃烧产物，并且距火箭推进器的最大距离为35km，其密度是时间的函数。在推进器以1.4s的速度关闭之前，烟流到达火箭推进器下游1 km处的稳态运行，并且在9.9 s的脉冲持续时间内到达火箭推进器下游20 km处的稳态运行。将自由分子流扩展到真空中的解析表达式与数值密度和流动速度的非稳态模拟进行了比较，并研究了高能质子和从太阳发射的电子对预测的总数密度的影响。

著录项

  • 来源
    《Journal of Spacecraft and Rockets》 |2017年第6期|1258-1266|共9页
  • 作者

    Weaver Andrew B.; Boyd Iain D.;

  • 作者单位

    Univ Michigan, Dept Aerosp Engn, 1320 Beal Ave, Ann Arbor, MI 48109 USA;

    Univ Michigan, Dept Aerosp Engn, Engn, 1320 Beal Ave, Ann Arbor, MI 48109 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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