このプログラムは、衛星の多節点熱解析を行うPythonスクリプトです。 地球周回軌道・深宇宙探査の両方に対応し、非定常（時間発展）解析が可能です。
- 地球周回軌道・深宇宙の非定常熱解析
- ベータ角・軌道高度・太陽方向ベクトル等のパラメータ指定
- アルベド・地球赤外の有効/無効切替（
settings/constants.yaml） - コンダクタンス行列による熱伝導計算（
settings/cij_matrix.csv） - 各面の温度履歴・熱収支・入力のCSV/グラフ出力
- ビューファクター行列・Rij行列のCSV出力
- コマンドラインから柔軟に計算条件を指定可能
以下、uvを使用したワークフローを前提とします。
uv addコマンドでプロジェクトにspacecraft-thermal-multi-node-analysisを追加します。
uv add spacecraft-thermal-multi-node-analysis複数の解析条件を一括実行するには、batch-analysisコマンドを使用します。
- 解析設定のテンプレートファイルを作成：
uv run batch-analysis create-template- 作成された
analysis_config_template.csvを編集して、実行したい解析条件を記述：
mode,altitude,beta,sun_x,sun_y,sun_z,duration,num_orbits,temp_grid_interval,output_dir
earth,500.0,60.0,,,40010.0,,5.0,output/earth_orbit_alt500.0_beta60.0
earth,300.0,45.0,,,40010.0,,5.0,output/earth_orbit_alt300.0_beta45.0
deep_space,,,,1.0,0.0,0.0,40010.0,,5.0,output/deep_space_sun_x1.0_y0.0_z0.0- 設定ファイルを使って一括解析を実行：
uv run batch-analysis batch analysis_config_template.csvmode: 解析モード（'earth' または 'deep_space'）altitude: 軌道高度 [km]（地球周回軌道の場合のみ）beta: ベータ角 [度]（地球周回軌道の場合のみ）sun_x,sun_y,sun_z: 太陽方向ベクトル（深宇宙の場合のみ）duration: 解析時間 [秒]num_orbits: 周回数（指定時はdurationより優先）temp_grid_interval: 温度プロファイルの等温線の間隔 [°C]（デフォルト: 5.0）- 温度プロファイルグラフの縦軸（温度軸）の目盛り間隔を指定
- 小さい値を指定すると細かい温度変化が見やすくなる
- 大きい値を指定すると全体的な温度傾向が把握しやすくなる
output_dir: 出力ディレクトリ
- ファイル名：
analysis_log.log - 内容：
- 解析実行時刻
- 各解析の設定パラメータ
- 実行状態（成功/エラー）
- エラーが発生した場合はエラーメッセージ
- 特徴：
- 追記モードで記録（既存のログを保持）
- 解析を実行するたびに新しい結果が追加
- 時系列での解析実行履歴を追跡可能
uv run multi-node-analysis --mode earth --altitude 600 --beta 0 --duration 40010 --output_dir output --temp-grid-interval 5.0--altitude：軌道高度 [km]--beta：ベータ角 [度]--num_orbits：解析する周回数（デフォルト1）--duration：解析時間 [秒]（指定時はnum_orbitsより優先度低、両方指定時はnum_orbits優先）--output_dir：出力ディレクトリ--temp-grid-interval：温度プロファイルの等温線の間隔 [°C]（デフォルト: 5.0）
uv run multi-node-analysis --mode deep_space --sun_x 1 --sun_y 0 --sun_z 0 --duration 10010 --output_dir output --temp-grid-interval 5.0--sun_x,--sun_y,--sun_z：太陽方向ベクトル（衛星機体座標系、正規化不要）--duration：解析時間 [秒]（省略時は6000秒）--output_dir：出力ディレクトリ--temp-grid-interval：温度プロファイルの等温線の間隔 [°C]（デフォルト: 5.0）
temperature_data.csv：各面の温度履歴（摂氏）heat_input_data.csv：各面・各時刻の熱入力履歴view_factor_matrix.csv：ビューファクター行列rij_matrix.csv：放射伝達行列- 温度プロファイルグラフ（3種類）：
temperature_panel.png：パネル温度のみ（PX, MX, PY, MY, PZ, MZ）temperature_components.png：コンポーネント温度のみtemperature_all.png：全温度（パネルとコンポーネント）- 特徴：
- パネルは固定の色で表示（視覚的に区別しやすい色を選択）
- コンポーネントはパネルと異なる色で自動的に割り当て
- 等温線の間隔はデフォルトで5°C
heat_balance.png：熱収支グラフheat_input_by_surface.png：面ごとの熱入力グラフorbit_visualization.png：軌道3D可視化（地球周回のみ）settings/：解析に使用した設定ファイルのコピーconstants.yaml：物理定数、衛星寸法、内部発熱、軌道・解析パラメータsurface_properties.yaml：各面の表面材・割合・光学特性material_properties.yaml：材料の熱物性値・パネル材料構成component_properties.yaml：コンポーネントの熱物性値・取り付け情報cij_matrix.csv：コンダクタンス行列を定義するCSVファイル
- 物理定数、衛星寸法、内部発熱、軌道・解析パラメータなどを定義
enable_albedo/enable_earth_irでアルベド・地球赤外の有効/無効を切替enable_conductanceでコンダクタンス行列の有効/無効を切替
- 各面の表面材・割合・光学特性を定義
- 材料の熱物性値・パネル材料構成を定義
- コンダクタンス行列を定義するCSVファイル
- 形式：
- 1行目：面の名前（PX, MX, PY, MY, PZ, MZ）
- 2行目以降：各面間のコンダクタンス値 [W/K]
- 例：
,PX,MX,PY,MY,PZ,MZ PX,0,0.1,0.2,0,0.3,0 MX,0.1,0,0,0.2,0,0.3 PY,0.2,0,0,0.1,0.2,0 MY,0,0.2,0.1,0,0,0.2 PZ,0.3,0,0.2,0,0,0.1 MZ,0,0.3,0,0.2,0.1,0
- 注意：
- 対角成分は0（自身との熱伝導は考慮しない）
- 対称行列である必要はない（方向性のある熱伝導を表現可能）
- 値は正の実数（負の値は無効）
- コンポーネントの熱物性値と取り付け情報を定義
- 各コンポーネントの定義項目：
name: コンポーネントの表示名mass: 質量 [kg]specific_heat: 比熱 [J/kg/K]mounting: 取り付け情報panel: 取り付け面（PX, MX, PY, MY, PZ, MZ）thermal_conductance: 締結部の熱コンダクタンス [W/K]
- 例：
component_properties: BAT: # バッテリ name: "Battery" mass: 2.1 # 質量 [kg] specific_heat: 700.0 # 比熱 [J/kg/K] mounting: panel: "MY" # +Y面に取り付け thermal_conductance: 1.0 # 締結部の熱コンダクタンス
- 注意：
- コンポーネントの追加は、このファイルに新しいエントリを追加するだけで可能
- 温度プロファイルグラフでは、コンポーネントは自動的に色分けされる
- 締結部の熱コンダクタンスが0の場合は、コンポーネントは取り付け面と熱的に絶縁
- 地球赤外・アルベドのビューファクターは球体モデル・Banister近似等を用いて厳密に計算
- 面間輻射はRij法で厳密に計算
- コンダクタンス行列による熱伝導計算（Cij * (Tj - Ti)の形式）
- 姿勢・軌道パラメータは設定ファイルまたはコマンドラインで柔軟に指定可能
compare-temperature-dataコマンドを使用して、異なる解析結果間の温度データを比較できます。
想定は、ThermalDesktopのWrite Results Data to Text機能で出力したCSVと、本プログラムの出力データの比較です。
uv run compare-temperature-data single <comparison/td/のCSVファイル> <output/配下のtemperature_data.csvファイル>例：
uv run compare-temperature-data single comparison/td/test.csv output/earth_orbit_alt500.0_beta60.0/temperature_data.csv- 比較設定のテンプレートファイルを作成：
uv run compare-temperature-data create-template- 作成された
comparison_config_template.csvを編集して、比較したいファイルの組み合わせを記述：
td_file,output_file
comparison/td/test1.csv,output/earth_orbit_alt500.0_beta60.0/temperature_data.csv
comparison/td/test2.csv,output/earth_orbit_alt300.0_beta45.0/temperature_data.csv
comparison/td/test3.csv,output/earth_orbit_alt700.0_beta75.0/temperature_data.csv- 設定ファイルを使って一括比較を実行：
uv run compare-temperature-data batch comparison_config_template.csv比較結果はcomparison/ディレクトリに以下の形式で保存されます：
- 差分データCSVファイル
- ファイル名：
diff_<tdファイル名>_vs_<outputフォルダ名>.csv - 内容：
Time [s]: 時間PX [°C]_diff: PXノードの温度差分MX [°C]_diff: MXノードの温度差分PY [°C]_diff: PYノードの温度差分MY [°C]_diff: MYノードの温度差分PZ [°C]_diff: PZノードの温度差分MZ [°C]_diff: MZノードの温度差分MY_MLI [°C]_diff: MY_MLIノードの温度差分
- RMSEログファイル
- ファイル名：
comparison/comparison_rmse.log - 内容：
- 比較実行時刻
- 比較元ファイルと比較先ファイルのパス
- 各ノードの時間平均RMSE（二乗平均平方根誤差）
- 特徴：
- 追記モードで記録（既存のログを保持）
- 比較を実行するたびに新しい結果が追加
- 時系列での比較結果の推移を追跡可能
ログファイルの例：
=== 比較実行時刻: 2024-03-21 15:30:45 ===
比較元: comparison/td/test.csv
比較先: output/earth_orbit_alt500.0_beta60.0/temperature_data.csv
各ノードの時間平均RMSE [°C]:
PX [°C]: 1.234567
MX [°C]: 2.345678
PY [°C]: 1.876543
MY [°C]: 2.123456
PZ [°C]: 1.987654
MZ [°C]: 2.234567
MY_MLI [°C]: 1.765432
--------------------------------------------------
--output-dir: 出力先ディレクトリを指定（デフォルト:comparison）
uv run compare-temperature-data single <td_file> <output_file> --output-dir custom_output
uv run compare-temperature-data batch <config_file> --output-dir custom_outputこのプロジェクトは uv で管理されています。
# uvのインストール
curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh
# 依存関係のインストール
uv sync