Ionhajtómű 3D modellezése
Az utóbbi években a kisméretű műholdak esetében is felvetődött az ionhajtóművek alkalmazása. A létrehozott plazmát egy elektrosztatikus gyorsítórács segítségével megfelelő sebességre gyorsítjuk, majd a fúvókán keresztül távozik az űreszközön kívülre. A fúvókák felületén elhelyezett elektródákra kapcsolt feszültség segítségével befolyásolható a plazmanyaláb útjának alakítása és ezáltal a műhold pályájának módosítása.
TDK dolgozatom célja a fenti elgondolások ellenőrzésére alkalmas szimulációs környezete létrehozása. Az elektródák terét elektrosztatikus közelítéssel számítjuk ki. A numerikus megoldásra végeselemes módszer (FEM – Finite Element Method) alkalmazásával jutunk. A kapott elektromos tér alapján a gyorsított ionok mozgása kiszámítható. Munkám során egy hajtómű fúvókáját modellező háromdimenziós geometriát hoztam létre és vizsgáltam. A létrehozott geometrián különböző végeselem hálózási módszereket alkalmaztam, majd az így kapott hálóra összeállítottam a szükséges differenciálegyenlet rendszert, amit MATLAB használatával oldottam meg.
Dolgozatomban elsősorban a GMSH mint külső végeselem hálózó szoftver által biztosított lehetőségeket használtam és vizsgáltam. A geometria könnyű és gyors változtathatósága, valamint a MATLAB-ban történő megoldás érdekében, ezekre alkalmas függvénykönyvtárakat hoztam létre. A továbbiakban az így kapott eredményeimet szeretném bemutatni.
[1] Matthew N.O. Sadiku, Computational Electromagnetics with MATLAB, Taylor & Francis, 2019, ISBN 978-1-138-55815-1
[2] C. Geuzaine and J.-F. Remacle. Gmsh: a three-dimensional finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. International Journal for Numerical Methods in Engineering 79(11), pp. 1309-1331, 2009.
[3] MATLAB, 2021. 9.10.0.1649659 (R2021a), Natick, Massachusetts: The MathWorks Inc.
[4] Á.Makara,A. Reichardt and L. Csurgai-Horváth, “Visualization and simulation of ion thrusters possibly usable by small satellites”, HSPACE-2020-FP-39, Budapest, 2020.
[5] K. Vida, A. Reichardt, "Limits of ion pathline control using electric field", Proc. of 20th International IGTE Symposium, Graz, 2022.
[6] Goetz D, Katz. I, Fundamentals of Electric Propulsion, Wiley, 2008
[7] Jahn R. G., Physics of Electric Propulsion, McGraw-Hill, 1968
