【摘要】：被動熱防護(hù)技術(shù)可大大降低空間低溫貯箱漏熱,減少低溫推進(jìn)劑蒸發(fā)損失,實(shí)現(xiàn)低溫介質(zhì)的零蒸發(fā)存儲。氣冷屏復(fù)合絕熱是一種新型的低溫貯箱被動熱防護(hù)技術(shù),它是聚氨酯泡沫絕熱(Spray-on Foam Insulation,SOFI)、變密度多層絕熱(Variable-Density Multilayer Insulation,VD-MLI)及氣冷屏絕熱的合理組合,具有絕熱效果好、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn),可以有效滿足飛行器地面停放、發(fā)射上升、在軌運(yùn)行等階段對低溫貯箱漏熱量的要求,是未來地面及空間低溫貯箱更為理想的熱防護(hù)形式。本文以低溫貯箱氣冷屏復(fù)合絕熱結(jié)構(gòu)為研究對象,開展了傳熱機(jī)理分析、傳熱模型建立及計(jì)算、溫度場數(shù)值模擬等研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)對地面階段、空間階段氣冷屏復(fù)合絕熱進(jìn)行傳熱機(jī)理分析。地面階段為常溫常壓環(huán)境,VD-MLI相鄰輻射層之間存在氣體導(dǎo)熱,此時(shí)SOFI起主要絕熱作用;空間階段,由于環(huán)境高真空度,此時(shí)VD-MLI相鄰輻射層之間氣體導(dǎo)熱可忽略,VD-MLI絕熱性能優(yōu)于SOFI,VD-MLI起主要絕熱作用。在傳熱機(jī)理分析的基礎(chǔ)上,建立了地面階段、空間階段氣冷屏復(fù)合絕熱結(jié)構(gòu)的傳熱計(jì)算模型。(2)利用MATLAB軟件,對地面階段、空間階段氣冷屏復(fù)合絕熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了傳熱計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明:地面階段,氣冷屏的最優(yōu)屏位在SOFI與VD-MLI之間;空間階段,氣冷屏的屏位處于VD-MLI內(nèi)部或外部時(shí)都使貯箱漏熱量增大,其最優(yōu)屏位應(yīng)在VD-MLI的中間附近。但考慮到航天飛行器絕大部分時(shí)間是在軌運(yùn)行,最終確定氣冷屏復(fù)合絕熱中氣冷屏最優(yōu)位置為夾在VD-MLI中間附近。(3)為確保盤管內(nèi)低溫氣體與盤管內(nèi)壁充分換熱,對計(jì)算所得地面階段與空間階段的盤管長度,取盤管長度較大值為盤管最優(yōu)長度,當(dāng)盤管外徑Φ=7mm,壁厚為1mm時(shí),液氮、液氧、液態(tài)甲烷低溫貯箱盤管最優(yōu)長度分別為8.18m、8.88m、11.61m,盤管纏繞匝數(shù)n分別為2、2、3。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V445.1

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本文編號：2543923