Расчет внешних тепловых потоков на космический аппарат методом z-буфера

Расчет внешних тепловых потоков на космический аппарат методом

-буфера

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2

тем, что площадки предварительно упорядочиваются в целях уменьшения числа

переборов на каждом шаге расчета. Например, для каждой площадки формирует-

ся массив, включающий в себя индексы только тех площадок, которые располо-

жены перед ней, и только они участвуют в проверке экранирования. Процедуры

упорядочивания сложны в программной реализации. Кроме того, обе схемы не

учитывают частичное экранирование площадок, поэтому для повышения точно-

сти расчета приходится уменьшать их размеры.

Значительно более эффективные методы и алгоритмы определения взаим-

ного положения и видимости элементов разработаны в компьютерной графике



8, 9



. Объект может быть расположен таким образом, что часть его поверхности

оказывается заслоненной от наблюдателя непрозрачными поверхностями или

другими объектами. Для корректного вывода его на экран используются разно-

образные алгоритмы, имеющие собирательное название «удаление невидимых

частей». Проводя аналогию с СГМ КА, можно сказать, что видимые с определен-

ного направления площадки его внешней поверхности могут закрывать от наблю-

дателя другие, расположенные за ними площадки. Для учета экранирования

требуется построить изображение СГМ КА под нужным ракурсом наблюдения и

определить, какие площадки являются видимыми, а какие нет, т. е. экранированы.

Направление наблюдения в этом случае совпадает с вектором лучистого потока от

источника к центру масс КА.

В настоящей работе предложен простой в программной реализации способ

расчета площадей миделей КЭ КА, позволяющий получать значения падающих на

них с заданного направления лучистых потоков с учетом полного или частичного

взаимного экранирования. Способ основан на используемых в компьютерной гра-

фике методах параллельного проецирования объектов и

-буфера.

Построение изображения СГМ КА путем параллельного проецирования.

Поскольку расстояние до источников внешних лучистых потоков намного

больше размеров КА, для формирования его изображения используется парал-

лельная ортографическая проекция. Для ее построения (рис. 1) задаются кар-

тинная плоскость (плоскость проецирования), проекционная система коорди-

нат (правая) на картинной плоскости, окно на картинной плоскости и норми-

рующее преобразование.

Картинная плоскость задается в строительной системе координат (ССК)

объекта

X'Y'Z'

с началом в центре масс КА через опорную точку

и единичный

вектор нормали, совпадающий в параллельной ортографической проекции с

вектором наблюдения

Под вектором наблюдения в данном случае понима-

ется единичный вектор направления лучистого потока от источника к центру

масс КА. Уравнение картинной плоскости в ССК в векторной форме имеет вид ͞

r v D

  

где ͞

— радиус-вектор произвольной точки плоскости;

— расстояние от нача-

ла ССК до опорной точки

вдоль прямой, заданной вектором направления

лучистого потока