改进的蒙特卡洛法加快空间辐射制冷器耦合因子的计算速度

耦合因子的计算是空间辐射制冷器热分析的基础,蒙特卡洛法是满足抛物面W型辐射制冷器耦合因子计算的有效方法.基于统计原理,蒙特卡洛法计算空间辐射制冷器耦合因子的缺点是计算时间较长.通过避免传统的迭代计算,加快了蒙特卡洛法计算速度.同时,采用改进辐射能束概率分布算法的蒙特卡洛计算精度同传统方法相当,并也随随机能束数的增加而提高精度.     

空间辐冷器耦合因子计算软件的开发

介绍了空间辐冷器耦合因子计算软件的开发原理、相应流程及运行结果，对于具有复杂表面的辐冷器，蒙特卡洛法是进行耦合因子计算的有效方法。基于上述原理所开发的计算软件，具有收敛快、精度高的优点，达到了实用要求。     

复合制冷系统辐射制冷器

研制了一种适用于复合制冷系统的两级辐射制冷器.该辐冷器在194 K的工作温度可以产生8.5 W的冷量,制冷性能完全满足复合制冷系统的需要.详细介绍了辐冷器结构选型、热设计、结构优化设计以及热性能试验等研究工作.在热设计计算中,蒙特卡罗方法被用于计算该平面型辐冷器的辐射耦合因子,与解析法相比,相对误差小于0.4%.在结构优化设计中,非比例热容的结合数值计算的优化方法被用于该辐冷器的结构尺寸优化,通过优化,辐冷器在维持制冷性能几乎不变的前提下,结构尺寸明显减小,验证了该优化设计方法的有效性和正确性.     

W型辐射制冷器试验及其应用

简要介绍了W型辐冷器及组成,对辐冷器与红外相机的耦合关系进行了较详细地描述.重点介绍了W型辐冷器完成的各种例行试验及其获得的试验数据和结果,最后对遥测到的飞行数据进行了初步分析,证明了飞行数据与模拟试验数据是基本吻合的.     

蒙特卡罗方法在空间辐射制冷器理论分析及热设计计算中的应用

介绍了二级抛物面型辐射制冷器的热物理模型及用蒙特卡罗方法数值模拟解决其热流理论和辐射热耦合表面（漫发射、镜反射）辐射热交换的处理方法。     

三维空间曲面结构风荷载的数值模拟

本文运用计算流体动力学技术,基于FLUENT 流体动力学数值模拟平台,采用雷诺平均法和大涡模拟技术,对球壳、柱面、悬链面、菱形马鞍面及椭圆双曲抛物面五类结构进行了定常、非定常流场的模拟计算。使用自回归模型的线性滤波法生成了脉动风速的时间序列,该脉动风速的时间序列很好地满足了预先设定的脉动风速谱和空间相关性要求,进而将其代入到实际计算的边界条件当中。将五类空间曲面结构表面风压的模拟计算结果与风洞试验结果定量比较：稳态计算得到的平均风压数据与风洞试验结果吻合理想,非稳态计算得到的脉动风压数据与试验结果差别稍大,其中正高斯曲面模拟精度高于负高斯曲面。     

低能原电子下形状因子对金属曲面二次发射系数的影响

提出金属曲面二次电子发射的形状因子概念,并从理论上论述了形状因子对曲面二次电子发射系数的影响。从半经验理论出发,推导出低能原电子入射下,金属曲面二次发射系数与入射角的近似关系,并结合曲面形状,得到形状因子一般表达式,进而求出金属曲面的二次发射系数。以圆柱曲面为例,计算其形状因子和低能入射下其二次发射系数,并用实验数据证明了该理论的正确性,最后对结果进行了讨论,得到如下结论:在低能原电子入射情况下,金属曲面二次发射系数为金属材料二次发射系数与形状因子相乘所得。     

次声相控阵列的聚焦特性研究

研究了提高非致命次声武器聚束能力和声强增益的方法。利用抛物面本身的自聚焦性能优化设计了一种新型的抛物面不等间距阵列。基于声场理论,计算出阵列声压分布;采用伪逆矩阵算法,数值仿真了与抛物面阵列中心轴垂直截面上以及中心轴上不同位置的声压分布。研究结果表明,不等间距抛物面相控阵列相对于传统平面阵列而言,声强分布的半峰宽度减小了16.7%,并且声强增益提高了48.6%,是较为理想的组合声源。通过仿真模拟论证了抛物面阵列的优越性,进而为次声武器的设计及研究提供了理论基础。     

前栅极碳纳米管场发射显示板关键结构参数的研究

前栅极碳纳米管场发射显示板是一种常用的场致发射器件。该器件通过栅极与阴极之间形成的电场产生场致发射电子,在阳极高压的作用下,电子从电场中获得能量,轰击荧光粉产生可见光。本文采用模拟计算的方法研究了标准结构场发射区域内的电场分布、阴极表面的发射情况、电子轨迹和着屏束斑。并研究了关键结构参数在公差范围内变化对阴极发射特性和阳极着屏束斑的影响。计算结果显示,阴极发射状况和阳极束斑对结构参数的变化非常敏感,也证明了前栅极结构对工艺要求十分严格。     

充型过程的数值模拟及水力模拟实验验证

为了提高充型模拟的计算精度，改进和修正了传统的用于模拟自由表面的“施-受体”算法，针对体积函数提出了新的处理自由表面的“三维施-受体”算法，为了检验新方法，对同一方形验证铸件设计了两种不同浇注系统，并对其同时进行了水力模拟实验和数值模拟计算，数值模拟计算结果与水力模拟实验结果一致，研究表明：浇注系统几何形状对充型模式有重要影响；“三维施-受体”算法减少了计算误差，提高了计算精度，不仅能够准确地预测浇注系统对充型模式的影响，而且在评估和辅助浇注系统设计方面具有巨大潜力。     

蒙特卡洛法应用于辐射制冷的概率分布研究

蒙特卡洛法在理论上可考虑任何影响辐射传热的因素 ,因此是辐射制冷数值计算的一种重要方法。根据蒙特卡洛法计算辐射制冷传热的特点 ,必须求解一个能束从辐射表面出发的位置、方向和波长 ,能束对另一表面的入射是否被吸收或被反射 ,以及能束反射的方向等所对应的概率分布函数。本文对于蒙特卡洛法计算辐射制冷的概率分布进行了研究并求解了概率分布函数与上述因素的关系     

太阳同步轨道辐射制冷器的优化设计

在太阳同步轨道卫星上应用的辐射制冷器都采用两级抛物面Ｗ型的结构形式。叙述了其结构特点、几何关系和优化设计，给出了有关结构参数选定原则。为热设计计算和结构设计奠定技术基础。     

Determination of the geometric-optics coefficients of thermal radiation by the Monte Carlo method

Algorithms of the Monte Carlo method to determine the governing angular coefficients for different formulations of the radiant exchange problem under conditions of a diathermal medium and results of their verification by means of exact solutions are presented.Translated from Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, Vol. 30, No. 1, pp. 160–166, January, 1976.     

A method for determining the fatigue critical plane for biaxial random vibration in the frequency domain

This paper provides a direct method to determine the critical plane orientation for biaxial random vibration. The critical plane is obtained by finding the direction that maximizes the normal stress variance. It is found that the shear stress is uncorrelated with the normal stress in this orientation. Furthermore, the direction of maximal normal stress is shown to coincide with the principal direction in the case of proportional stress components. Spectral fatigue damage methods proposed in recent literature involve a Monte Carlo enumeration step to find the critical plane orientation. By using the proposed technique, computationally expensive enumeration methods are avoided and greater accuracy in the fatigue damage estimate may result.     

星载抛物面天线反射器太阳辐射热流分析

太阳辐射是在轨抛物面天线反射器产生变形并导致其电性能下降的重要因素。针对天线轨道位置的时变性及抛物反射器的几何特点,讨论了太阳辐射光线与轨道面的夹角、进出地球阴影区的时刻等参数。根据抛物面方程以及太阳光辐射向量,运用几何方法分析抛物面天线的自遮挡作用,并给出了相应的判据,同时利用坐标变换实现天线反射面的对地指向不变。该方法实现对在轨抛物面天线反射器的太阳辐射热流的实时分析,为准确分析反射器的热变形或热颤提供条件。     

星载抛物面天线热变形敏感性分析

热变形是影响星载天线精度的主要因素,分析影响星载天线在轨热变形因素的敏感性是控制其变形的基础.基于经典薄壳变形理论,采用一种曲线坐标系下的样条壳体单元,研究了不同太阳辐射角度下抛物面天线热变形均方根(RMS)对正交各向热传导系数的敏感性.为确定计算参数对抛物面天线在运行中变形RMS的影响,以运行一周中最大RMS(MRMS)为目标,基于正交试验方法分析了正交各向热传导系数、热膨胀系数、弹性模量和比热容对MRMS的敏感性.结果表明,在其所取水平条件下,热膨胀系数影响最大,热传导系数次之,弹性模量的影响较小,比热容最小.优化获得的参数为星载抛物面天线的复合材料铺层设计提供参考.     

低温冷凝泵辐射挡板结构分析与热负荷计算

减小低温板的辐射热负荷是低温泵设计中的关键问题.为了降低辐射热,通常在低温板与热源之间设置防辐射挡板,使绝大部分辐射热在挡板处被吸收.辐射挡板的副作用是阻挡了被抽气体分子运动,使低温泵的抽速降低,所以辐射挡板形式的选择对于低温泵的高效运行是至关重要的.介绍了用蒙特卡罗法对2种不同形式的辐射挡板的通导几率与透射系数进行计算与综合分析,确定了理想的挡板结构是人字型.通过对低温面辐射热负荷的计算,证明了辐射挡板对降低低温面辐射热负荷的作用显著.