Simulação numérica da transferência de calor em um nanosatélite

Abstract

Este trabalho simula a transferência de calor em regime transiente de um nanosat élite, do tipo CubeSat, utilizando dados do nanosat élite FloripaSat, a ser lan çado em 2016. Auxiliado pelo software STK, a pesquisa faz o equacionamento das condi ções de contorno para um sat élite em órbita onde considera-se a presen ça de radia ção de albedo, infra-vermelho, radia ção solar, radia ção para o espa ço e gera ção interna de calor pela bateria. O campo de temperaturas é resolvido numericamente atrav és do m étodo dos volumes finitos, utilizando o algoritmo TDMA para a evolu ção espacial e um m étodo totalmente implí cito para o avan ço no tempo. A malha do modelo é implementada no Ansys ICEM CFD, enquanto que o campo escalar de temperatura é resolvido no Ansys CFX. An álises são efetuadas para uma órbita, em regime de ciclo, onde observa-se o comportamento t érmico das partes que compõem o sat élite, assim como as temperaturas m áximas e m í nimas obtidas, e fluxos de calor. Os resultados para fluxo e temperatura são obtidos em regime transiente e comparados com publica ções dispon íveis na literatura, con firmando a aderência das solu ções.

This work simulates the transient heat transfer of a nanosatellite, of the type CubeSat, using nanosatellite FloripaSat's data, which will be launched in 2016. Aided by the software STK, this research does the calculation of the boundary conditions for a satellite into orbit where considers the presence of albedo radiation, infra-red radiation, solar radiation, radiation to the outer space and internal heat generation made by the battery. The temperature field is numerically solved through the fi nite volume method, using the TDMA algorithm for spatial evolution and a totally implicit method for advancing in time. The mesh model is implemented in the Ansys ICEM CFD software, while the scalar field of temperature is resolved in Ansys CFX. Analysis are performed to an orbit, in regime of cycle, where it is possible to observe the thermal behavior of parts that compound the satellite, as well as the maximum and minimum temperatures presented on the satellite and its heat fluxes. The results for flux and temperature are obtained in transient regime and compared with available publications in literature, con firming the adhesion of solutions.