鱼骨式热沉调温系统的数值模拟与试验研究.pdf

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鱼骨式热沉调温系统的数值模拟与试验研究低温工程刘智勇颜昌林祁雪琴年第总第摘要：为了降低空间环境模拟设备的投资成本，从数值模拟与试验研究两个方面研究鱼骨式热沉在一婵傻鞣段诘奈露染刃浴Ｊ导扑阒校匀瘸凉芗俺崞褰峁菇辛私峁化网格划分．得到瞬态温度场随时间的变化及稳态时热沉不同控制点温度分布结果。研究结果发现，高温调温时，热沉温度均匀性均数值计算与试验结果相差臀碌魑率保瘸廖露染刃跃相差蝗瘸辽滴滤俾试诔跏冀锥危导扑阌胧匝榻峁嗖．痬，升降温速率均满足≥℃／闹副暌G螅菏的Ｄ饨峁胧匝楸硐殖隽撕芎玫囊恢滦浴关键词：调温热沉温度均匀性升降温速率试验数值模拟中图分类号：文献标识码：文章编号：田篿一兰州真空设备有限责任公司华宇分公司基金项目：甘肃省科技厅重大专项钅恐С帧作者简介：祁雪琴，女，岁，硕士研究生。通讯作者：刘智勇，男，岁，副教授。．．贾萁煌ù笱Щ肪秤胧姓こ萄г豪贾兰州痬、℃鴐．“畉趓琣瑃．≥℃／收稿日期：．．；修订日期：．．，：，—甀痬／，琇．，瓾琇
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。誉『『骰坜煎鞣引言籬调温热沉是指通过改变热沉温度来模拟空间环境温度变化的方法。当热沉达到控制温度后，可通过控制载冷剂温度达到控温的目的也可以通过控制载冷剂的流量来实现热沉温度控制。文献『介绍了目前国内主要的调温技术，对不同流程的工作原理作了详细介绍，并简要分析其优缺点和适用范围，为我国热真空试验设备的发展和制造提供借鉴。文献『主要介绍了气氮调温热沉工作原理及系统主要组成部件的结构，分析计算了系统关键参数，并完成了试验验证。文献热私岷夏承秃藕教器对调温热沉试验需求．对某空间环境模拟器进行了气氮调温系统流程设计，对影响系统的关键参数进行分析和设计，最后进行了系统调试。文献主要分析了热沉调温系统的主要影响因素及气氮质量流量对热沉热性能指标的影响。美国司真空热试验设备配置有气氮调温热沉．使热沉温度在段诳傻鳎滴滤俾士梢源锏痬，系统可承受的热负荷‘。美国戈达德空间飞行中心的真空热试验设备用氮气对热沉进行调温．温度调节范围为温速率最小为本文保持载冷剂流量不变的情况下，通人载冷剂对热沉进行升降温，当温度达到控制点温度时，再通过循环氮气温度实现热沉温度在一皇℃范围内连续可调，并高度均匀。的Ｄ夥治有限元模型建立及网格划分热沉主管内径为，支管内径为料为不锈钢：热沉翅片宽度为，材料为紫铜。由于热沉筒体左右对称，为减少计算量缩短仿真时间。只选取半个热沉进行计算。本次模拟利用匀瘸凉芗俺崞褰峁菇薪峁够窕分．划分的网格如图⑼所示。为了避免因为网格划分的疏密对模拟结果的影响且提高计算时问减少对计算机的要求，在正式的模拟计算开始前需要划分多套疏密程度不同的网格来进行独立性验证。本文采用淄对热沉进行模拟计算，结果如图荆约扑憬峁蟹析汇总，淄袼媒峁畲笙喽云ú钗．ィ，材低温工程热沉温度场网格划分示意图热沉网格局部放大图髦世网格独立性验证篽；；痬∞图“，。’《羲；赠；疆囊
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愚一蓝基口躐醴鬯壤雕霹禽誓温裹口嘲—荫黛雕麟霹鋈温—曝圈廊锶厘髋畎媵　溘■曩嘲豳露醚露霹陵鹾●●满足工程计算精度要求。考虑到计算机性能，本文选:笮扑愕耐袷计算工况与边界条件利用．蟹抡婕扑闶保捎速度人口边界条件、自由流出口边界条件，壁面边界条件。低温调温时人口氮气速度为痵，氮气温度设置为瘸镣獗诿嬗胝婵杖萜骷蛱逯间只进行辐射换热，温度设为獠糠⑸渎噬置