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。     

基于有限元能量流模型的复杂耦合结构中低频段耦合损耗因子的计算

有限元能量流模型在随机宽带激励下,得到各子系统的空间及频域平均的能量,将其代入能量平衡方程,得到了柔性体之间的间接耦合损耗因子。与传统有限元模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算效率更高;与传统统计能量分析模型计算耦合损耗因子的方法相比,该方法计算精度更加可信。最后,该方法通过试验得到了验证。     

空间环境污染对空间制冷器的影响

空间环境染污对航天器的影响是目前高可靠长寿命航天器设计时非常重要的问题之一.对于观测卫星、天文卫星、监测和跟踪卫星等航天器,低温探测器、低温光学系统,空间制冷器是重要的部件.因此空间环境和污染对制冷器的影响危及航天器的可靠性.非常薄的污染气体沉积膜能严重影响低发射率表面的发射率,由于发射率的增加使空间机械制冷器的低温热负荷增加10%～20%,导致辐射制冷器的温度升高,造成被冷却器件失效.介绍了一些控制污染的具体方法及控制污染敏感度物理学,讨论了一些与污染有关的物理现象.控制空间机械制冷器污染的方法是使用多层绝热或物理障板使空间制冷器与外部污染源进行隔离.控制辐射制冷器污染要从地面开始,在安装、装配、试验及与航天器集成过程中都要在清洁环境中进行.控制污染的方法是正确的结构设计,并必须尽量减少辐射制冷器对污染的敏感性.     

多元红外三通道辐射制冷器研究

研制了一台用于冷却红外多光谱扫描仪中多元红外探测器列阵的星载辐射制冷器。空间红外遥感器需要制冷系统,而辐射制冷器非常适合空间遥感器的需求。简要介绍了它的研制情况,方案设计思路,辐射制冷器基本构成,理论计算方法,做过的模拟试验及其结果,并对在轨使用情况作了简介。     

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.     

空间低温热管的设计与实验研究

介绍了为空间辐射制冷器研制开发的一种干道吸液芯氮气低温热管 ,该热管直径为6mm ,长度210mm ,工作温度80 .0～120 .0K ,最大传热功率可达2.5W ;并对其传热性能进行了实验研究。实验结果表明低温热管的传热性能远远优于固体的导热性能 ,完全能够满足辐射制冷器冷焦面耦合需要     

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     

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。     

一种复合制冷系统的空间使用可行性分析

半导体制冷器由于材料限制,主要应用于２００ Ｋ 左右的中低温领域。通过低温热管将半导体制冷器热端与辐射制冷器相连,使其热量直接辐射到宇宙空间中,维持２００ Ｋ 温度,将可能使冷端达到接近１００ Ｋ 的空间实用化低温。作者将对这种半导体制冷器／ 热管／ 辐射制冷器的复合制冷系统空间使用的可行性作出简单分析。     

一种空间复合制冷系统的可行性分析--半导体制冷器/热管/辐射制冷器

半导体制冷器由于材料限制,主要应用于２００Ｋ左右的中低温领域。通过低温热管相连,利用辐射制冷器冷却半导体制冷器热端,将其热量直接辐射到宇宙空间中,使其维持在２００Ｋ温度,将可能使冷端达到接近１００Ｋ的空间实用化低温。对这种半导体制冷器／辐射制冷器的复合制冷系统,空间使用的可行性做出简单分析。     

蒙特卡洛法计算G型辐冷器抛物面屏耦合因子的研究

抛物面屏是G型辐冷器的主要制冷部件之一，蒙持卡洛法计算其与各辐射表面之间耦合因子的关键是正确模拟计算随机辐射能束的发射位置与发射方向。对于抛物面屏这种立体曲面截面，提出新的算法正确模拟计算随机辐射能束的发射位置与发射方向。通过扩展抛物面屏曲面，删除抛物面屏外的辐射能束，筛选初次模拟辐射能束，解决了发射位置的模拟计算。通过切平面坐标与原辐冷器坐标变换，将切平面辐射能束的发射方向变换坐标系，解决了发射方向的模拟计算。以上述算法为基础，蒙特卡洛法淮确计算了G型辐冷器抛物面屏对各表面的耦合因子，并对计算结果进行了误差分析。     

直冷式冰箱系统内的辐射换热效果

直冷式冰箱内各冷表面温度不同,其红外辐射能量也随之而不同。而在此温度较低的环境中,辐射传热的影响较大。通过对红外辐射的分析,结合工程实践中的直冷式冰箱系统的特点,采用蒙特卡罗法编写用通用计算程序,对综合的辐射过程进行数值模拟。     

基于自适应点估计和最大熵原理的结构体系多构件可靠度分析

准确而高效地求解结构体系中多个构件的可靠度水准对结构维护和优化具有重要意义,目前已有学者将蒙特卡洛法和响应面法用于此类可靠度分析。然而,蒙特卡洛法所需结构分析次数取决于失效概率的量级,通常计算成本较高。而响应面法的所需结构分析次数取决于杆件数量,当其数量较多时同样有较高的成本。鉴于此,该文提出了一种基于自适应点估计和最大熵原理的结构体系多构件可靠度分析方法,其所需的结构重分析次数上限与杆件数量无关,计算过程简便无需迭代。首先,通过引入自适应交叉项判定和双变量降维近似模型求解各杆件的前四阶矩;然后,根据各杆件的前四阶矩,采用最大熵原理求解各杆件的可靠度指标;最后,通过多个算例对比了蒙特卡洛法、响应面法和建议方法的精度和效率。结果表明建议方法所需的结构重分析次数远少于蒙特卡洛法和响应面法,实现过程简便,且精度能够满足工程要求。     

Adaptive mesh refinement applied to the scalar transported PDF equation in a turbulent jet

This paper describes a novel solution method for the transported probability density function (PDF) equation for scalars (compositions). In contrast to conventional solution methods based on the Monte Carlo approach, we use a finite‐volume method combined with adaptive mesh refinement (AMR) applied in both physical and compositional space. The obvious advantage of this over a uniform grid is that fine meshes are only used where the solution requires high resolution. The efficiency of the method is demonstrated by a number of tests involving a turbulent jet flow with up to two scalars (both reacting and non‐reacting). We find that the AMR calculation can be at a fraction of the computer cost of a uniform grid calculation with the same accuracy. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Spectral effective emissivities of nonisothermal cavities calculated by the Monte Carlo method

An algorithm based on the Monte Carlo method is described that permits the precise calculation of radiant emission characteristics of nonisothermal blackbody cavities for use as standard sources in radiometry, photometry, and radiation thermometry. The algorithm is realized for convex axisymmetric specular-diffuse cavities formed by three conical surfaces. The numerical experiments provide estimates of normal effective emissivities of cylindrical blackbody cavities with flat or conical bottoms for various axisymmetric temperature distributions on the cavity walls.     

Monte Carlo method for transient eddy-current calculations

This paper deals with the calculation of transient eddy currents by a Markov chain Monte Carlo (MCMC) method. After we illustrate the principle in a one-dimensional calculation, we treat a two-dimensional problem. Then, we show simulation results and we discuss advantages and disadvantages of this method. An important advantage is that MCMC methods can be more efficient than finite-element methods in transient problems because they give an estimate of the solution at a point in space without calculation of the whole field distribution.     

基于实验的不同风量下辐射时间因子修正

利用辐射时间因子,可方便计算辐射得热到辐射负荷的转化过程。在变风量工况下,实测环境室24个时刻的逐时得热和负荷,采用对流辐射分离方法计算24个时刻逐时辐射得热和辐射负荷,整理出相应的传递函数,通过构造系数矩阵,计算得到24项辐射时间因子。研究结果表明:提出的辐射时间因子计算方法合理可行;辐射时间因子第一项值随送风风量降低而减小,前五项值之和大于0.75,对于由ASHRAE软件计算的辐射时间因子,对前五项进行修正,即可用于不同空气循环类型房间辐射负荷的计算。