摘要:我國探月三期工程采用回轉沖擊鉆對月表月壤進行預計深度為2米的采樣作業,采樣過程中鉆頭由于鉆削產生的切削熱完全由鉆具本身導熱傳遞。由于月球的超高真空度以及苛刻的溫度環境,導熱效率相較于地面鉆探低。同時,由于鉆進工況的未知性,鉆具可能會形成局部高溫區域,這會使鉆具的整體性能降低,尤其對鉆具的取心性能影響最大。通過EDEM軟件,建立不同形狀及顆粒大小的月壤顆粒微元模型,組成月壤仿真模型,基于高溫小顆粒群法,開展鉆進過程月壤熱特性仿真研究,研究溫升顆粒的分布規律,并根據這一分布規律建立溫升顆粒數量與溫升之間的關系式。另外,在模擬月壤鉆進實驗中,在原有的取芯鉆具上補充若干溫度測量點,通過光纖光柵傳感技術,開展鉆具熱特性實驗研究,獲得了鉆頭不同位置區域的溫升規律,以及回轉轉速、進給速率對鉆具溫度的影響規律。溫升顆粒數量模型以及常規熱特性實驗均能實現鉆具溫升情況的預測,為后續鉆具在擬實月球環境及惡劣工況下的熱安全性研究提供依據。
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