多孔网幕泡破压力预测模型的建立及实验验证

金属多孔网幕具有比表面积大、物理稳定性好等诸多优点,广泛应用于推进剂在轨气液分离及相变传热等领域。泡破压力是衡量其相分离性能的关键参数,可根据多孔介质的有效泡破孔径确定。然而多孔网幕的孔隙结构极其复杂,泡破孔径计算仍未有通用且高效的方法。建立了一种基于三维孔隙结构的多孔网幕泡破压力的通用型解析模型。该模型仅依赖于多孔网幕的几何结构参数,无须实验即可有效预测多孔网幕的泡破压力。模型预测结果与本文实验及文献实验中不同网幕规格、低温及常温工质数据吻合良好,平均误差仅为8%,表明该解析模型具有普适性和准确性,可为基于多孔网幕的液体获取装置的设计与性能预测提供参考。     

横向补偿平板型环路热管重力辅助下的系统性能研究

为满足狭小高度空间电子设备的冷却需求,本文从高毛细力、低流动阻力以及平稳运行温度方面,设计了横向补偿结构的矩形环路热管。从理论上分析了新型结构在重力辅助下的运行特性,并对其温度稳定性、传热性能等方面进行了实验研究。结果表明:该环路热管能够满足单热源的最大功率为70 W,满足双热源的最大功率为35 W下的稳定运行,热管运行热阻为0.2 K/W。通过压降分析可以确定,低于30 W时为重力主导,高于30 W时为毛细力主导。新型横向补偿平板型环路热管能够满足较小高度空间电子设备的冷却需求。     

低温非热平衡圆柱温度分布特性的数值分析与实验

为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1％,柱体温度不均匀度降幅提升38.3％,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少23％,柱体温度不均匀度降幅提升57.5％,同时降低了柱体面温度不均匀度。     

热力耦合作用下薄壁均热板的力学特性分析

随着航天技术的快速发展,高功耗、大尺寸电子元件的散热问题亟待解决。基于被动式两相热输运机理的大面积薄壁均热板提供了一种有前景的高效散热选择,同时大面积、薄壁的结构特点也为其流-热-力耦合设计带来了一系列挑战。基于弹性力学理论与有限元分析方法,分析了承力单元各结构参数的力学构效关系,并研究了在不同压力场、温度场、热-力耦合场下腔体应力的变化规律。仿真结果表明,承力单元最大应力与孔隙率、承力柱直径呈指数关系。当只考虑腔体内部温度场时,腔体热应力与承力柱直径正相关,与孔隙率和板厚负相关。温度场和压力场在承力结构的不同部位会导致不同的拉、压应力效果,腔体的表观最大应力受到温度场与压力场两种作用相互叠加或抵消的影响。     

基于模糊PID的低温环境试验系统控制特性研究

将模糊控制和增量式PID控制相结合，针对双调节阀协同工作的液氮蒸发制冷低温环境模拟试验系统，设计了一种模糊PID温度控制策略。通过开展预试验与系统辨识，确定了被控对象的状态空间模型，并在此基础上对试验系统的温度控制特性进行仿真研究。结果表明，和传统PID控制相比，模糊PID控制调节迅速、控制精度高。在此基础上，基于某实际试验系统开展了温度控制试验。试验和仿真结果证明，模糊PID方法在大型低温环境模拟试验系统温度控制中具有良好的精度和稳定性，该控制方法易于应用于同类试验系统，对相关应用中温度控制策略的设计具有指导意义。