【摘要】：空間環(huán)境模擬器的主要作用是在地面模擬提供空間實(shí)驗(yàn)所需要的宇宙空間的真空冷黑等惡劣的環(huán)境。較高的熱沉研制技術(shù)決定了環(huán)模器提供的空間環(huán)境的準(zhǔn)確性,進(jìn)而影響飛船或衛(wèi)星在地面的測(cè)試研究。熱沉作為環(huán)模器的主要部件,是環(huán)模器提供低溫環(huán)境的主要承擔(dān),在熱實(shí)驗(yàn)中其溫度均勻是首要保證的前提條件。本文的主要研究目的是研究熱沉的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布,進(jìn)一步的了解探討熱沉速度分布與溫度分布之間的聯(lián)系,通過(guò)改變熱沉的影響因素分析熱沉速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的相應(yīng)變化,總結(jié)出影響因素的影響規(guī)律得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù),從而提出改善熱沉溫度分布均勻的可行性建議。此外,在熱沉溫度分布均勻與速度分布良好的前提下,得出熱沉的降溫速率,以及評(píng)價(jià)出熱沉的動(dòng)態(tài)反應(yīng)性能,為日后的熱沉設(shè)計(jì)、提高熱沉的性能提供理論依據(jù)。本文基于CFD計(jì)算理論對(duì)熱沉進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。首先,從液氮和氣氮兩種載冷介質(zhì)對(duì)管板式熱沉速度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值分析。分別分析了不同載冷劑的入口速度和不同的支管管徑對(duì)熱沉壓力和速度的影響。然后,對(duì)熱沉的單支管路的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分別分析了管路內(nèi)載冷劑不同的流速、不同的翅片寬度、不同的支管管徑對(duì)單支管路熱沉的溫度分布的影響和非穩(wěn)態(tài)情況下熱沉的降溫速率。最后,綜合上述兩部分的模擬研究,給出本文數(shù)值模擬所得到的結(jié)論。本文通過(guò)模擬研究得出,對(duì)于熱沉骨架的速度場(chǎng)分布來(lái)說(shuō),改變?nèi)肟谒俣葘?duì)熱沉的速度分布均勻性影響較小,熱沉骨架內(nèi)的速度會(huì)有整體的上升。改變熱沉支管管徑的大小,對(duì)熱沉支管內(nèi)的的速度分布影響較為明顯,支管管徑越小速度得分布不均勻性會(huì)越來(lái)越小。對(duì)于熱沉的溫度場(chǎng)的分布,增大熱沉支管管路內(nèi)載冷劑的流動(dòng)速度可以增大載冷劑與管路內(nèi)壁的換熱系數(shù),提高熱沉的熱均勻性。減小熱沉翅片的寬度,使得熱沉對(duì)熱輻射的吸收面積減小,每一根支管的熱負(fù)荷減小,熱沉的熱均勻性越好。增大熱沉翅片的厚度對(duì)熱沉熱均勻性的影響較小,但是翅片厚度過(guò)薄,翅片傳熱效果會(huì)非常差,熱沉的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會(huì)較差,影響熱沉的正常工作,而熱沉翅片過(guò)厚,傳熱性能雖小幅增強(qiáng),但熱沉結(jié)構(gòu)較為沉重、成本增加。增大熱沉支管管徑可以提高熱沉的熱均勻性,但是同樣也會(huì)增大載冷劑的使用量,使得熱沉運(yùn)行的成本增大。本文還對(duì)熱沉單支管路進(jìn)行了溫度場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,得出的熱沉單支管路的降溫速率和降溫趨勢(shì),熱沉的降溫速率符合熱沉的設(shè)計(jì)規(guī)定。
【圖文】：

蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文前技術(shù)較為成熟，應(yīng)用最為廣泛的熱沉，而不銹鋼板式沉結(jié)構(gòu)。不銹鋼管板式熱沉是將表面涂有黑漆的紫銅翅整個(gè)管板結(jié)構(gòu)的制造效果要符合光學(xué)密閉條件，結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)在國(guó)外廣泛使用，這種熱沉結(jié)構(gòu)就是不銹沉是兩塊大小相同的不銹鋼板壓焊在一起，中間擠壓出 1.2 所示。板式熱沉一方面彌補(bǔ)了不銹鋼材質(zhì)低導(dǎo)熱能了不銹鋼出色的低溫特性，使得熱沉可以迅速的將熱量布的更加均勻[16-18]。在一定的程度上補(bǔ)償了管板式熱沉達(dá)到了最優(yōu)性。但是板式熱沉也具有建造工藝較為復(fù)雜

不銹鋼板式熱沉
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V52

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本文編號(hào)：2622019