巨型射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)非均勻溫度場研究.pdf

1、射電望遠(yuǎn)鏡,又稱為射電天線,是收集、捕捉宇宙天體暗弱輻射的重要工具,對(duì)射電天文學(xué)的發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用。全可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡主要由主副反射面、背架結(jié)構(gòu)、方位座架、俯仰機(jī)構(gòu)、撐腿等組成。靈敏度和分辨率是衡量射電望遠(yuǎn)鏡工作性能的兩項(xiàng)基本指標(biāo),增大主反射面的口徑是改善射電望遠(yuǎn)鏡工作性能的有效途徑。然而,對(duì)于大口徑或高精度射電望遠(yuǎn)鏡,由太陽輻射、空氣對(duì)流等復(fù)雜環(huán)境因素共同作用引起的非均勻溫度荷載如同重力荷載與風(fēng)荷載,是影響射電望遠(yuǎn)鏡工作性能的重要

2、因素。因此,對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的溫度場數(shù)值模擬,具有良好的理論研究意義及工程應(yīng)用價(jià)值。本文主要開展了以下幾方面工作:
　　1、射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的日照陰影分析
　　以大型通用有限元軟件ANSYS為平臺(tái),采用FORTRAN語言編寫了射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)日照陰影分析模塊CPOS(CalculationProgramofShadow),并以上海65m射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)為例,分析了望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)在夏至日一天中不同時(shí)刻各構(gòu)件的日照陰影,計(jì)算

3、了各桿件的日照系數(shù)。
　　2、射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)熱環(huán)境的確定
　　綜合分析了射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)復(fù)雜的熱環(huán)境,確定了射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境的熱平衡關(guān)系及熱量交換方式,提出了太陽輻射、周圍環(huán)境長波輻射等環(huán)境因素的簡化計(jì)算方法,編制了考慮時(shí)間邊界條件的計(jì)算程序,為后續(xù)的溫度場有限元分析奠定基礎(chǔ)。
　　3、上海65m射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)非均勻溫度場分析
　　以上海65m射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象,建立了真實(shí)環(huán)境下的望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)溫度場參數(shù)

4、化有限元分析模型,綜合考慮了太陽輻射、陰影遮擋、空氣對(duì)流等時(shí)變作用,通過時(shí)程分析,計(jì)算了不同時(shí)刻、不同工作旋轉(zhuǎn)角下望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的溫度場,總結(jié)了溫度場分布的時(shí)間特性和空間特性,重點(diǎn)對(duì)比分析了不同工作旋轉(zhuǎn)角下不考慮和考慮桿件遮擋兩種情況下背架結(jié)構(gòu)的均方根溫度差。
　　4、上海65m射電望遠(yuǎn)鏡“太陽灶”問題研究
　　解析了射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)“太陽灶”問題的形成原因,分析了光線投影算法計(jì)算“太陽灶”問題的主要步驟,建立了上海65m射電望遠(yuǎn)