Raketenstartsimulation und -analyse unter Verwendung von Rocketpy - Analytics Vidhya

Simulieren Raketenstarts mit Rocketpy: Eine umfassende Anleitung

Dieser Artikel führt Sie durch die Simulation von Rocketpy-Starts mit hoher Leistung mit Rocketpy, einer leistungsstarken Python-Bibliothek. Wir werden alles abdecken, von der Definition von Raketenkomponenten bis zur Analyse von Simulationsergebnissen und der Visualisierung von Daten. Egal, ob Sie Student oder erfahrener Ingenieur sind, dieses Tutorial bietet praktische, praktische Erfahrung.

Lernziele:

• Master Rocketpy für Raketenstartsimulationen.
• Konfigurieren Sie Raketenkomponenten (Motor, Körper, Flossen, Fallschirme).
• Flugsimulationen durchführen und interpretieren.
• Visualisieren Sie Daten mit Matplotlib und führen Sie die Fourier -Analyse durch.
• Fehlerbehebung bei häufigsten Simulationsproblemen.

(Dieser Artikel ist Teil des Data Science -Blogathons.)

Inhaltsverzeichnis:

• Einführung
• Was ist Rocketpy?
• Herunterladen der erforderlichen Daten
• Importieren von Bibliotheken und Umgebungsaufnahmen
• Solid motorische Spezifikationen verstehen
• Konfigurieren von Raketenabmessungen und Teilen
• Hinzufügen und Konfigurieren von Fallschirmen
• Ausführen und Analyse der Simulation
• Exportieren der Flugbahn nach KML
• Datenanalyse und Visualisierung
• Abschluss
• Häufig gestellte Fragen

Was ist Rocketpy?

Rocketpy ist eine Python-Bibliothek zur Simulation und Analyse von Raketenflügen mit hoher Leistung. Es modelliert Raketenkomponenten (Festmotoren, Flossen, Fallschirme) und simuliert ihr Verhalten während der Start und des Fluges. Benutzer definieren Raketenparameter, führen Simulationen aus und visualisieren Sie die Ergebnisse über Diagramme und Datenexporte.

Herunterladen der erforderlichen Daten:

Laden Sie diese Dateien für die Simulation herunter:

 ! PIP Installieren Sie Rocketpy
! curl -o naca0012-radiys.csv https://raw.githubusercontent.com/rocketpy-team/rocketpy/master/data/calisto/naca0012-radianss.csv
! curl -o cesaroni_m1670.eng https://raw.githubusercontent.com/rocketpy-team/rocketpy/master/data/motors/cesaroni_m1670.eng
! curl -o poweroffdragcurve.csv https://raw.githubusercontent.com/rocketpy-team/rocketpy/master/data/calisto/poweroffdragcurve.csv
! curl -o powerononDragcurve.csv https://raw.githubusercontent.com/rocketpy-team/rocketpy/master/data/calisto/powerondragcurve.csv

Bibliotheken importieren und die Umgebung einrichten:

Importieren Sie die notwendigen Bibliotheken und definieren Sie den Standort und die atmosphärischen Bedingungen:

 aus Rocketpy -Importumgebung, Solidmotor, Rakete, Flug, Flug
DateTime importieren

# Umgebung initialisieren
env = Umgebung (Breitengrad = 32,990254, Länge = -106.974998, Höhe = 1400)
morgen = datetime.date.today () datetime.timedelta (Tage = 1)
env.set_date ((morgen.year, morgen
env.set_atmospheric_model (type = "prognostast", file = "gfs"))
env.info () 

Die Environment legt den geografischen Ort und die atmosphärischen Bedingungen für genaue Simulationen fest.

Feste motorische Eigenschaften verstehen:

Motorparameter (Schub, Abmessungen, Eigenschaften) definieren:

 Pro75m1670 = solideMotor (
    thrust_source = "cesaroni_m1670.eng",
    DRY_MASS = 1,815,
    Dry_inertia = (0,125, 0,125, 0,002).
    dock_radius = 33 /1000,,
    grain_number = 5,
    grain_dessity = 1815,
    grain_outer_radius = 33/1000,
    grain_initial_inner_radius = 15/1000,
    grain_initial_height = 120 /1000,,
    Grain_Separation = 5/1000,
    grains_center_of_mass_position = 0,397,
    Center_of_dry_mass_position = 0,317,
    dock_position = 0,,
    Burn_time = 3.9,
    Throat_Radius = 11/1000,
    koordinate_system_orientation = "nozle_to_combuction_chamber",
)
Pro75m1670.info ()) 

Die SolidMotor -Klasse definiert die physischen und Leistungseigenschaften des Motors.

Konfigurieren von Raketenabmessungen und Komponenten:

Definieren Sie Raketenparameter (Abmessungen, Komponenten, motorische Integration):

 Calisto = Rakete (
    Radius = 127 /2000,
    Masse = 14,426,
    Trägheit = (6,321, 6,321, 0,034),
    power_off_drag = "poweroffdragcurve.csv",
    power_on_drag = "powerononDragcurve.csv",
    Center_of_mass_without_motor = 0,,
    Koordinate_System_orientation = "Tail_to_nose",
)

calisto.set_rail_buttons (ober_button_position = 0.0818, lower_button_position = -0.618, Angular_position = 45)
calisto.add_motor (pro75m1670, Position = -1.255)
calisto.add_nose (Länge = 0,55829, sort = "vonkarman", Position = 1,278)
calisto.add_trapezoidal_fins (n ​​= 4, root_chord = 0,120, tip_chord = 0,060, span = 0,110, Position = -1.04956, cant_angle = 0,5, AirFoil = ("NACA0012-radians.csv", "Radians")))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))
calisto.add_tail (top_radius = 0,0635, boden_radius = 0,0435, Länge = 0,060, Position = -1.194656)

calisto.all_info () 

Die Rocket definiert die Struktur der Raketen (Flossen, Nasenkegel), die Stabilität und Aerodynamik beeinflusst. Massendiagramme folgen.

Hinzufügen und Konfigurieren von Fallschirmen:

Fügen Sie Fallschirme für eine sichere Genesung hinzu:

 Main = calisto.add_parachute (
    "Hauptsächlich",
    CD_S = 10.0,
    Trigger = 800,
    SAMPLING_RATE = 105,
    Verzögerung = 1,5,
    Rauschen = (0, 8,3, 0,5),
)

Dogue = calisto.add_parachute (
    "Drogue",
    CD_S = 1.0,
    Trigger = "Apogee",
    SAMPLING_RATE = 105,
    Verzögerung = 1,5,
    Rauschen = (0, 8,3, 0,5),
) 

Fallschirme sind für kontrollierte Abstammung von entscheidender Bedeutung. Parameter wie Dragkoeffizienten und Bereitstellungshöhe sind der Schlüssel.

Ausführen und Analyse der Simulation:

Führen Sie die Flugsimulation durch:

 test_flight = flug (
    Rocket = Calisto, Umgebung = env, Rail_length = 5,2, Neigung = 85, Überschrift = 0
)
test_flight.all_info ()) 

Die Flight simuliert die Flugbahn.

Exportieren der Flugbahn nach KML:

Exportieren Sie die Flugbahn zur Visualisierung in Google Earth:

 test_flight.export_kml (Datei_Name = "Trajektory.kml", Extrudel = True, Altitude_Mode = "Relative_to_Ground"))

Datenanalyse und Visualisierung:

Führen Sie die Analyse und visualisieren Sie die Ergebnisse (Apogee nach Masse, Aufschwunggeschwindigkeit, Fourier -Analyse):

 von Rocketpy.utilities importieren apogee_by_mass, liftoff_speed_by_mass
Numph als NP importieren
matplotlib.pyplot als pLT importieren
# ... (Code für Plotten und Fourier -Analyse) ... 

Die Visualisierung hilft beim Verständnis der Raketenleistung und der Dynamik.

Abschluss:

Rocketpy bietet einen leistungsstarken Rahmen für die Raketenflugsimulation und -analyse. Dieses Tutorial bietet eine vollständige Durchführung, mit der Benutzer Simulationen durchführen, Ergebnisse analysieren und Daten effektiv visualisieren können.

Wichtigste Imbiss:

• Umfassender Rocketpy -Simulationsprozess.
• Python Code Beispiele.
• Bedeutung der Komponentenkonfiguration für genaue Simulationen.
• Datenvisualisierung für ein besseres Verständnis der Flugdynamik.
• Fehlerbehebungstipps und Ressourcen.

Häufig gestellte Fragen:

• F1: Was ist Rocketpy? A: Eine Python-Bibliothek zur Simulation und Analyse von Raketenflügen mit hoher Leistung.
• F2: Wie installiere ich Rocketpy? A: Verwenden Sie pip install rocketpy .
• F3: Was tun, wenn Fehler auftreten? A: Überprüfen Sie die Parameter, Datendateien und Pfade. Siehe Ressourcen zur Fehlerbehebung.
• F4: Wie visualisieren Sie Ergebnisse? A: Exportieren Sie in KML für Google Earth und verwenden Sie Matplotlib für benutzerdefinierte Diagramme.

(Hinweis: Die Bilder sind nicht im Besitz dieser Antwort und werden gemäß der Eingabe verwendet.)

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonRaketenstartsimulation und -analyse unter Verwendung von Rocketpy - Analytics Vidhya. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!