مدلسازی و تحلیل حرارتی آرایه های خورشیدی بازشونده در ماهواره LEO

آرایه های خورشیدی منبع اولیه تامین توان مورد نیاز در برخی از ماهواره ها هستند. مشخصات سلول های خورشیدی نظیر جریان، ولتاژ و توان تولیدی توسط سلول های خورشیدی به دما وابسته است. بنابراین به منظور ایجاد شرایط کاری بهینه برای آرایه های خورشیدی، لازم است از یک سو دمای کاری سلول ها در محدوده مطلوب نگهداری شود و از سوی دیگر امکان دریافت بیشترین تشعشع خورشیدی توسط سلول های خورشیدی فراهم شود. آرایه های خورشیدی از نظر پیکربندی به دو دسته ثابت و بازشونده تقسیم می شوند. نوع دوم مزیت هایی نظیر انعطاف پذیری و امکان تعقیب خورشید برای دریافت بیشترین تشعشع خورشیدی توسط سلول های خورشیدی را دارد. در این مقاله، تاثیر تغییر زاویه بازشوندگی آرایه های خورشیدی ماهواره بر مقادیر شار حرارتی دریافتی و همچنین دمای این سطوح مطالعه شده است. به این منظور مدل ماهواره ای مکعب شکل، که در آن چهار آرایه خورشیدی از صفحه فوقانی مکعب و در زاویه مورد نظر باز و با یک سیستم مناسب قفل شده است، بررسی و تحلیل شده است. طراحی آرایه های خورشیدی به گونه ای است که بازشدن آرایه ها در زاویه های بازشوندگی مختلف را امکان پذیر می کند. به ازای چند زاویه بتا مدار (زاویه بین بردار خورشید و صفحه مدار)، زاویه های بازشوندگی مختلف بررسی و مقدار تشعشع دریافت شده با آرایه ها و دمای آنها به دست آمده است. با تحلیل این نتایج، طرح بهینه بازشوندگی آرایه ها از نظر میزان شار حرارتی محیطی جذب شده و محدوده دمایی مطلوب سلول های خورشیدی تعیین شده است. نتایج بررسی برای زاویه های بتا نشان می دهد که برای ماهواره مورد نظر، زاویه بازشوندگی 30 درجه مناسب ترین شرایط کاری را برای آرایه های خورشیدی فراهم می کند.