Simulador Térmico Orbital de Un Nodo y Fatiga de Soldadura
Integra las oscilaciones térmicas orbitales entre fases de sol y eclipse y estima los ciclos de fatiga Engelmaier en uniones soldadas.
Mostrar los datos como tabla
| Orbit time (min) | Node Temperature (°C) |
|---|---|
| 0 | — |
| 20 | 7 |
| 40 | −1 |
| 60 | −13 |
| 80 | −10 |
| 190 | — |
METODOLOGÍA FÍSICA Y DE DATOS DETERMINISTA
Cómo Funciona Esta Calculadora
Módulos fuente: lib/physics/thermal.ts
Integra el balance radiativo de un nodo durante 14 órbitas consecutivas con Runge–Kutta de cuarto orden (RK4) hasta régimen periódico y estima la fatiga termomecánica de soldaduras sin patillas mediante la ecuación de Engelmaier.
Ecuaciones Gobernantes y Modelo Físico
m·c_p · dT/dt = ν(t)·[α·S₀·A/4 + α·S₀·a_E·F·A·max(cos θ, 0)] + ε·q_IR·F·A + Q_int − ε·σ·A·T⁴Integra flujo solar directo, albedo terrestre (a_E = 0,30), IR terrestre (237 W/m²) con factor de vista F(h) y emisión Stefan–Boltzmann (Δt = 2 s).
N_f = ½ · (Δγ / (2·ε'_f))^(1/c), Δγ = (L_D · Δα · ΔT) / h_sEvaluada para L_D = 4 mm, altura de junta h_s = 75 µm, desajuste CTE Δα = 10 ppm/K y 15,1 ciclos/día.
Entradas, Parámetros y Unidades
| Parámetro | Unidad | Definición física |
|---|---|---|
| m, A_tot | kg, cm² | Masa térmica (c_p = 858 J/(kg·K)) y área radiante exterior. |
| α, ε | —, — | Absortividad solar media y emisividad infrarroja hemisférica. |
| Q_int | W | Disipación electrónica interna continua a 525 km (β = 0°). |
Supuestos y Límites de Validez
- Modela el satélite como un único nodo isotermo; los gradientes internos entre tarjetas PCB requieren mallas multinodo.
- Se evalúa el eclipse máximo cilíndrico en β = 0°.
Caso de Referencia Resuelto por Defecto
A 525 km la temperatura oscila entre −16,0 °C al salir del eclipse y +7,4 °C al sol (ΔT = 23,4 K), resultando en ~10.661 ciclos medianos de Engelmaier.
- Temperatura máx. al sol
- +7,4 °C
- Temperatura mín. en eclipse
- −16,0 °C
- Oscilación térmica ΔT
- 23,4 K
- Ciclos medianos Engelmaier N_f
- 10.661 ciclos