博碩士論文 101623011 詳細資訊




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姓名 賴彥霖(Ian-Lin Lai)  查詢紙本館藏   畢業系所 太空科學研究所
論文名稱 直接模擬蒙地卡羅法於彗星之噴氣和塵埃噴流之應用
(Applications of DSMC Method to the Outgassing of Comets and Dust Jets)
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摘要(中) DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)直接模擬蒙地卡羅法(Bird, 1994),可用於計算彗星和衛星稀薄氣體噴發的流場,我們使用一套平行化運算的三維DSMC程式(PDSC++)( Wu et al., 2005) (Su et al., 2010) (Su, 2013),來模擬羅賽塔彗星任務的目標彗星67P/Churyumov–Gerasimenko(67P/C-G)表面氣體的昇華與塵埃噴流。在我們的計算中,可以從天體表面有碰撞的流體區域延伸到遠離表面的無碰撞的流體區域。為了計算這些氣體昇華數量的多寡,我們同時也利用了熱傳導模型在彗星67P的形狀上,假設彗星67P表面有一小塊面積的物質是由純水冰所組成,其大小約是0.056 km2 (大約是表面積的0.14 %),由於氣體的牽引作用,若有大小1μm的塵埃粒子,會以最大到9m/s的速度垂直飛離彗星表面。
摘要(英) The application of a parallel 3D Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) code, named PDSC++ (Wu et al., 2005) (Su et al., 2010) (Su, 2013), allows us to study the expansion of outgassing from surface or subsurface sublimation of volatile ices from comet 67P/Churyumov–Gerasimenko (67P/C-G) which is the target of ESA’s Rosetta mission. Our calculations can automatically link the hydrodynamic flow region close to the nucleus surface to the Knudsen flow regime with infrequent collisions. Another computational advantage is that the geometry model of comet 67P can be used to produce the surface temperature distribution and its diurnal variation. The global case has to do with the global structure of the gas and dust coma if most of the outgassing is concentrated at an active region of 0.056 km2 (about 0.14 % of the total surface area). It is found that the (1-10 μm sized) dust distribution is characterized by a sunward jet with radial speed of 1-9 m/s plus a disc of slow-moving dust particles which are nearly perpendicular to the sun-comet direction.
關鍵字(中) ★ 彗星
★ 直接模擬蒙地卡羅法
關鍵字(英) ★ comet
★ DSMC
論文目次 目 錄
摘要 …………………………………………………………………… i
Abstract…………………………………………………………………… ii
致謝 …………………………………………………………………… iii
目錄 …………………………………………………………………… iv
圖目錄 …………………………………………………………………… v
表目錄 …………………………………………………………………… vi
第一章 緒論……………………………………………………………… 1
1.1 彗星……………………………………………………………… 1
1.1.1 彗星的來源與軌道……………………………………………… 1
1.1.2 彗星結構與模型………………………………………………… 3
1.1.3 彗星探測與塵埃噴流…………………………………………… 4
1.2 Rosetta任務與彗星67P/C-G…………………………………… 6
1.3 模擬方法概述…………………………………………………… 8
第二章 DSMC數值方法………………………………………………… 10
2.1 流體的分區……………………………………………………… 10
2.2 波茲曼方程式…………………………………………………… 11
2.3 DSMC方法概述………………………………………………… 11
2.4 基本DSMC方法流程…………………………………………… 12
第三章 彗星67P/Churyumov–Gerasimenko……………………… 15
3.1 彗核全球模擬…………………………………………………… 15
3.2 彗核局部區域模擬……………………………………………… 24
第四章 總結…………………………………………………………… 29
第五章 未來展望……………………………………………………… 30
第六章 參考資料………………………………………………………… 31
附錄一 熱傳導模型……………………………………………………… 33
附錄二 塵埃粒子模擬…………………………………………………… 35
參考文獻 1. Bird, G. A., Molecular Gas Dynamics and the Direct
Simulation of Gas Flows Oxford: Oxford Univ. Press, 1994.
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Model,” Earth, Moon and Planets, Vol. 72, Issue 1-3, pp.
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5. Lamy, P. L., Toth, I., Weaver, H. A., et al. “A Portrait
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6. Lebofsky, L.A., “Stability of frosts in the solar
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7. Su, C.-C., “Parallel Direct Simulation Monte Carlo (DSMC)
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Department of Mechanical Engineering, National Chiao Tung
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8. Su, C.-C., K.C. Tseng, H.M. Cave, Y.Y. Lian, T.C. Kuo,
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Adaptive Sub-Cell Module for the Parallel DSMC Code Using
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9. Washburn, E. W., International Critical Tables of
Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology, Vol.
III, pp. 210, 1928.
10. Wu, J.-S. and K.-C. Tseng, "Parallel DSMC Method Using
Dynamic Domain Decomposition," International Journal for
Numerical Methods in Engineering, Vol. 63, pp. 37-76,
2005.
指導教授 葉永烜(Wing-Huen Ip) 審核日期 2014-8-15
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