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[국내논문] 인공위성 패널 열해석모델 간소화 알고리즘 연구
A STUDY ON THERMAL MODEL REDUCTION ALGORITHM FOR SATELLITE PANEL 원문보기

한국전산유체공학회지 = Journal of computational fluids engineering, v.17 no.4 = no.59, 2012년, pp.9 - 15  

김정훈 (한국항공우주연구원 위성열) ,  전형열 (한국항공우주연구원 위성열) ,  김승조 (한국항공우주연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermal model reduction algorithms and techniques are introduced to condense a huge satellite panel thermal model into the simplified model on the purpose of calculating the thermal responses of a satellite on orbit. Guyan condensation algorithm with the substitution matrix manipulation is developed...

Keyword

#인공위성   #열제어   #열해석   #모델 간소화   #가이안 압축  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 인공위성 궤도상 복사열전달계수의 계산 및 위성체 열해석을 위한 열전달 방정식의 계산을 위하여 필요한 간소(축소) 인공위성 패널 열해석모델을 상세열모델로 부터 얻을 수 있는 알고리즘을 개발하고, 실무에 적용한 예를 소개한다. 본 논문에서의 상세열모델이란 위성체 패널, 전장품, 히트파이프 등의 실제 형상이 직접 고려된 수 만개의 노드모델을 말하며, 축소열모델은 상세열모델의 물리적 특징을 그대로 간직한 채 노드의 수를 수백 개로 줄인 것을 지칭한다.
  • 상세열모델로 부터 축소열모델을 도출하는 간소화 예를 2010년도에 발사되어 운용되고 있는 국내 최초의 정지궤도위성인 천리안위성의 +Y 패널을 기준으로 설명하고자 한다.

가설 설정

  • - 간소화는 열 엔지니어의 경험에 의존함.
  • - 축소열모델의 노드 수가 전체적인 정밀도에 영향이 큼.
  • - 전도컨덕터 행렬은 각 요소를 개별적으로 구분해서 고려할 수 없다. 일종의 전도컨덕터 세트(conductor set)로 간주 하여야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열모델의 간소화는 어떠한 장점이 있는가? 이러한 열모델의 간소화는 이웃하는 노드 사이의 전도열전달을 사용자가 알기 쉽게 해독할 수 있는 형태로 나타나고 특별히 복잡한 수치기법이 적용되지 않아도 된다는 장점이 있으며 다른 특징들은 다음과 같이 정리할 수 있다.
복잡한 패널의 상세열모델은 무엇으로 구성되어 있는가? 복잡한 패널의 상세열모델은 허니콤 샌드위치패널, 전장품, 더블러, 히트파이프 및 열복사 enclosure 등에 대하여 형상, 위치, 접촉열저항 및 열광학물성치의 입력으로 구성된다. 이러한 구성으로 COMSTAP[2]과 같은 자동 모델생성기를 통하여 SINDA[3] 또는 ESATAN[4] 솔버에 필요한 입력값을 생성한다.
인공위성의 열해석이 불가능한 이유는 무엇인가? 복사열전달이 주요 열전달 메커니즘이 되는 인공위성의 열해석에서는, 잘 만들어진 상용 소프트웨어조차도 많은 수의 노드로 수립된 열해석모델의 해석이 불가능하다. 그 원인은 복사열전달컨덕터(radiative heat transfer conductor)의 계산을 위해 현재 널리 사용되는 몬테카를로 광선추적법(Monte-Carloray tracing) 방법[1] 때문인데, 이 방법은 근본적으로 많은 계산시간을 요구하며 엄청난 컴퓨터의 리소스를 사용하기 때문이다.
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참고문헌 (8)

  1. 1998, J. R. Howell, "The Monte Carlo Method in Radiative Heat Transfer," Journal of Heat Transfer, Vol.20, pp.547-560. 

  2. 2006, H.Y. Jun, and J.H. Kim, "Thermal Analysis of Surface Heat Pipe Installed Panel of Geostationary Satellite," Journal of Computational Fluids Engineering, Vol.11, No.3, pp.8-13. 

  3. 2002, SINDA/G User's Guide (v2.2), Network Analysis Inc. 

  4. 2004, ESATAN User Manual, ALSTOM Power Technology Centre. 

  5. 2010, J.H. Kim, H.Y. Jun, C.Y. Han, and B.S. Kim, "Thermal Modeling Technique for Geostationary Ocean Color Imager," Journal of Computational Fluids Engineering, Vol.15, No.2, pp.28-34. 

    원문보기 상세보기

  6. 2000, Space Engineering, Mechanical-Part 1: Thermal Control, ECSS-E-30 Part 1A, European Cooperation for Space Standardization. 

  7. 1964, R. J. Guyan, "Reduction of Stiffness and Mass Matrices," AIAA Journal, Vol.3, No.2, pp.380. 

  8. 2010, H.Y. Jun, J.H. Kim, C.Y. Han, and J.W. Chae, "Development of Thermal Analysis Program for Geostationary Satellite Panel," Journal of Computational Fluids Engineering, Vol.15, No.3, pp.66-72. 

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