火星尘是覆盖在火星表面的一层强粘附性很强的粉末性物质,很容易沉积在探测器的表面或者进入探测器结构与机构的间隙,造成探测器太阳电池帆板的功率下降以及结构与机构的摩擦磨损。目前已经有多个探测器由于沉积火星尘功率下降,无法正常工作。因此研究火星尘颗粒在航天器表面的累积和除尘对于火星探测意义重大。本文将基于离散元中的颗粒接触力学研究火星尘颗粒在航天器表面的临界累积风速和火星尘颗粒的临界启动风速。基于离散元理论分析火星尘-航天器碰撞以及火星尘-粒床碰撞过程中的粘弹性损耗和阻尼损耗;根据能量损耗,建立火星尘颗粒的临界累积风速模型,并根据恢复系数的变化趋势,分析临界累积风速对火星尘颗粒累积的截断效应;最后分析颗粒粒径和碰撞参数对颗粒临界累积风速的影响,建立火星尘颗粒临界累积风速的随机模型。对火星尘-航天器接触、火星尘-粒床接触的接触状态进行数学描述。然后通过分析火星尘火星尘-航天器接触和火星尘-粒床接触时受到的范德华力、电场力、静电力和火星大气流场力,建立火星尘颗粒启动的条件和临界启动风速模型。分析颗粒粒径和接触参数对火星尘颗粒临界启动风速的影响,最后建立火星尘临界启动风速的随机模型。通过图像分析对火星尘颗粒进行图像处理,选取典型的火星尘颗粒形状,并基于团颗粒法对火星尘颗粒进行离散元建模。建立火星尘颗粒累积和启动的DEMCFD模型,并进行风洞实验对仿真模型进行参数匹配。进行不同粒径、不同形状的火星尘颗粒累积和启动仿真,得到累积率和除尘率的仿真值,并与理论结果进行误差分析。