本文關(guān)鍵詞：一種臨近空間浮空器熱控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著臨近空間飛行器技術(shù)的不斷發(fā)展,大功耗電子設(shè)備在浮空器上的應(yīng)用將是大勢(shì)所趨,然而由于臨近空間獨(dú)特的空間熱環(huán)境,使得臨近空間熱控系統(tǒng)不同地面動(dòng)力設(shè)備,也不同于大氣層外飛行器,因此本文結(jié)合20km高度處一種浮空器的載荷與環(huán)境情況,對(duì)該浮空器的熱控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)研究。 首先,對(duì)臨近空間熱環(huán)境特性與0～20km大氣熱物性參數(shù)進(jìn)行歸納分析。結(jié)果表明20km高度處大氣環(huán)境穩(wěn)定,終年晝夜溫差變化較小,并總結(jié)了0～20km空間大氣的熱物性參數(shù)在本文研究溫度壓力范圍內(nèi)的變化規(guī)律;隨后根據(jù)浮空器載荷艙的內(nèi)外環(huán)境特點(diǎn)建立正確的載荷艙熱平衡模型,提出對(duì)流與輻射熱控方案,在相同熱載荷的工況下,對(duì)兩種熱控方案的能耗、重量、穩(wěn)定性等進(jìn)行分析,結(jié)果表明采用對(duì)流熱控方案優(yōu)于輻射熱控方案。 其次,對(duì)20km高空浮空器載荷艙對(duì)流熱控方案進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。在確定熱控環(huán)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,給出滿(mǎn)足環(huán)控指標(biāo)熱控系統(tǒng)方案的最終設(shè)計(jì)結(jié)果,并計(jì)算熱控系統(tǒng)液側(cè)流動(dòng)阻力、空氣側(cè)風(fēng)機(jī)風(fēng)速為相應(yīng)部件選型提供依據(jù),給出整個(gè)熱控系統(tǒng)高空穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)乙二醇水溶液的工作點(diǎn)溫度;接著對(duì)熱控系統(tǒng)地面運(yùn)行進(jìn)行分析,得到系統(tǒng)地面實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)內(nèi)外環(huán)境的必要控制條件;隨后對(duì)浮空器熱控系統(tǒng)的升空與下降進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明文中選定的控制條件能夠滿(mǎn)足升空與下降過(guò)程中系統(tǒng)的環(huán)控要求;最后核算熱控系統(tǒng)的重量與能耗,滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 最后,對(duì)保壓艙內(nèi)溫度場(chǎng)與流場(chǎng)的分布進(jìn)行數(shù)值模擬研究。對(duì)于保壓艙內(nèi)電子設(shè)備采用不同布局方案進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明合理的布局方案能夠明顯的降低艙內(nèi)電子設(shè)備的工作溫度,從而保證設(shè)備更加穩(wěn)定的工作;經(jīng)過(guò)不同布局方案模擬結(jié)果的對(duì)比,選擇風(fēng)道方案1作為保壓艙內(nèi)電子設(shè)備的布局方案。
【關(guān)鍵詞】：臨近空間飛行器 浮空器 環(huán)境控制 關(guān)鍵技術(shù) 熱控技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：V227
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-17
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 臨近空間浮空器熱控技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 載荷艙熱控技術(shù)簡(jiǎn)介14-16
• 1.3.1 主動(dòng)熱控技術(shù)14-15
• 1.3.2 被動(dòng)熱控技術(shù)15-16
• 1.4 論文提出與本文研究的主要內(nèi)容16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 2 平流層浮空器熱環(huán)境特性研究與浮空器載荷艙熱控方案分析17-30
• 2.1 平流層浮空器的熱環(huán)境特性17-25
• 2.1.1 對(duì)流層環(huán)境17-18
• 2.1.2 平流層環(huán)境18
• 2.1.3 0～20km空間大氣物理環(huán)境參數(shù)分析18-23
• 2.1.4 大氣輻射分析23-25
• 2.2 浮空器載荷艙熱控方案分析25-28
• 2.2.1 浮空器載荷艙熱力學(xué)模型建立與分析25-26
• 2.2.2 載荷艙對(duì)流與輻射方案比較26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 3 載荷艙對(duì)流熱控環(huán)路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與分析30-52
• 3.1 載荷艙設(shè)備及環(huán)控要求30-31
• 3.2 換熱器芯體結(jié)構(gòu)31-33
• 3.3 載荷艙換熱器熱設(shè)計(jì)過(guò)程33-35
• 3.3.1 外界大氣參數(shù)33
• 3.3.2 載冷劑33-34
• 3.3.3 熱計(jì)算方法與計(jì)算參數(shù)選取34
• 3.3.4 載荷艙換熱器計(jì)算總體思路34-35
• 3.4 載荷艙熱控環(huán)路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)性能分析35-51
• 3.4.1 方案介紹35-37
• 3.4.2 換熱器計(jì)算結(jié)果37-38
• 3.4.3 流體回路阻力計(jì)算結(jié)果38-40
• 3.4.4 泵與風(fēng)機(jī)、主管路的選型40-41
• 3.4.5 載荷艙熱控環(huán)路系統(tǒng)地面性能計(jì)算41-42
• 3.4.6 熱控環(huán)路系統(tǒng)升空與降落性能計(jì)算42-49
• 3.4.7 熱控環(huán)路系統(tǒng)保障措施49-50
• 3.4.8 載荷艙熱控環(huán)路系統(tǒng)重量50
• 3.4.9 載荷艙熱控環(huán)路系統(tǒng)耗能50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 4 保壓艙內(nèi)溫度場(chǎng)與流場(chǎng)數(shù)值模擬52-64
• 4.1 保壓艙與保壓艙內(nèi)電子設(shè)備基本參數(shù)52-53
• 4.2 FLUENT模型及求解53-54
• 4.2.1 保壓艙模型53
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分、解算器與算法53-54
• 4.2.3 邊界條件54
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析54-63
• 4.3.1 無(wú)風(fēng)道方案布局?jǐn)?shù)值模擬結(jié)果與分析55-59
• 4.3.2 風(fēng)道方案數(shù)值模擬結(jié)果與分析59-62
• 4.3.3 風(fēng)道方案1、2與無(wú)風(fēng)道方案3數(shù)值結(jié)果對(duì)比62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 附錄72-79

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