高真空低重力环境下液态工质排放地面模拟试验研究

针对航天器在空间高真空低重力环境下的流体回路液态工质排放有关问题,以月球环境为例,搭建了月球重力等效地面试验系统,开展地面真空排放试验,获取了工质排放过程中的管路压力和温度变化规律,分析了影响工质排放速率的因素。试验结果表明:工质排放过程中管路的温度基本不变,回路初始压力、工质沿程温度以及排放口温度对于排放速率的影响较小

35K空间深低温热传输系统性能天地差异研究

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35 K空间深低温热传输系统性能天地差异

为了解决空间红外探测系统的深低温散热问题,保证红外探测器的低温工作环境,基于脉冲管制冷机和深冷环路热管,设计研制了一套35 K温区的深低温获取与热传输集成系统.该系统由一套35 K温区氖工质深冷环路热管、两台35 K温区脉冲管制冷机、一台150 K温区脉冲管制冷机、隔热冷屏、测温/加热组件、控制系统等组成.完成了地面单机级、整星级热真空测试,并于2020年完成空间飞行测试.在地面单机试验中开展了水平姿态和逆重力恶劣姿态下的传热测试,保证了空间微重力下必定能稳定工作;整星级测试验证了系统在卫星平台散热工况下的工作特性,空间飞行测试获得了系统的空间微重力下的工作性能.本文分析了系统在上述不同阶段的热性能,包括超临界启动特性,稳态运行性能等,验证了相关设计的正确性,重点对比了不同阶段的性能差异,分析其可能的原因

细微管内氖工质流动冷凝换热特性仿真分析

冷凝换热是两相热控系统中的重要物理过程。细致分析不同作用力影响下流动冷凝过程中的气液行为及其换热性能的影响，对冷凝器优化与设计具有一定指导意义。本文采用三维瞬态VOF模型仿真分析了水平细微管内氖工质管内流动冷凝过程，基于网格无关性分析和实验流型对比，验证了模型的可靠性。分析了质量通量、管径及重力效应对氖工质流动冷凝换热系数及截面气液分布的影响。研究结果表明，质量通量增加、管径减小会提高流动冷凝换热效率，重力效应对冷凝换热效率的影响主要取决于截面气液分布，随着干度变化呈现出重力无关、强化换热和恶化换热三种状态

部分重力驱动的两相流体自然循环回路传热性能的数值仿真

针对部分重力辅助两相流体自然循环系统构建了数值仿真模型,对不同运控条件下的月面部分重力场(g/6)和地面常重力场(1g)的嫦娥三号月球车两相流体自然循环系统稳态性能进行了数值仿真研究。数值仿真结果表明,地面重力场模拟系统能够真实反映月面重力场应用系统的性能;对于月面部分重力场中的两相流体自然循环系统,随着系统压力的增加,绝大多数工况下系统阻力减小,但在环境温度较高时,系统特性参数对系统阻力存在双值现象,可能存在系统不稳定现象,引起系统波动,甚至传热恶化

深冷环路热管蒸发器逆向漏热影响的数值仿真研究

深冷环路热管(CLHP)利用液气相变所具有的巨大潜热而实现高效热传输,在空间红外探测等深低温应用系统中具有重要的工程应用价值。漏热问题是CLHP技术发展的难题之一,尤其是深低温条件下,系统对热扰动极为敏感,漏热影响更为严重。本文基于具有辅助回路的CLHP结构特征及运行特点,利用节点网络法,构建了CLHP瞬态数值仿真模型,并对氖工质深冷环路热管(Ne-CLHP)在稳定边界条件下的运行性能及其在不同蒸发器逆向漏热量影响下的系统运行温度、系统压降及系统内部工质分布状态变化进行了非稳态仿真计算。数值模拟结果与实验观测数据的比较表明所构建的数值模型可较好地用于对具有辅助回路的CLHP系统性能的仿真。数值仿真结果表明,在恒定热沉温度和充装压力条件下,伴随着蒸发器逆向漏热量的增加,系统主、次回路压降不断升高,主、次蒸发器毛细芯最大毛细压力随之减小,系统传热极限也随之减小;而系统稳态运行时的性能曲线也受到蒸发器逆向漏热的明显影响

部分重力驱动的两相流体自然循环回路传热性能的数值仿真

针对部分重力辅助两相流体自然循环系统构建了数值仿真模型,对不同运控条件下的月面部分重力场(g/6)和地面常重力场(1g)的嫦娥三号月球车两相流体自然循环系统稳态性能进行了数值仿真研究。数值仿真结果表明,地面重力场模拟系统能够真实反映月面重力场应用系统的性能;对于月面部分重力场中的两相流体自然循环系统,随着系统压力的增加,绝大多数工况下系统阻力减小,但在环境温度较高时,系统特性参数对系统阻力存在双值现象,可能存在系统不稳定现象,引起系统波动,甚至传热恶化

基于遗传编程算法的气液两相流动摩擦压降模型构建

准确预测不同重力水平下的气液两相流动摩擦压降对于空间两相系统阻力特性设计至关重要。已有实验研究表明,重力水平变化对两相流动摩擦压降有显著影响。本文整理并校核了已有文献中关于不同重力下的两相摩擦压降实验数据,建立了不同重力水平两相摩擦压降实验数据库。利用遗传编程算法,改进气液两相同心环状流摩擦压降解析解,构建了一个考虑重力效应的气液两相流动摩擦压降显式预测模型。并基于收集的不同重力条件两相摩擦压降实验数据库进行模型预测能力评估,评估结果表明,常见两相摩擦压降模型对微重力条件下两相摩擦压降预测精度较低,且部分模型无法表征重力变化对摩擦压降的影响。新模型的预测精度较好,对实验数据表现出良好的跟随性,且可合理表征重力效应影响