平流层浮空器的现状和技术趋势

平流层浮空器是一种位于平流层中的飞行器,通常是指20公里以上的无人驾驶飞艇或气球,用于组成电信网络或进行遥感测控。在20世纪最后十年和21世纪最初十年,曾启动了几个项目,但很少有项目继续下去。2014年,两家主要互联网公司(谷歌和Facebook)宣布投资新的平流层浮空器项目,在没有通信基础设施(地面基站或卫星)的地区提供互联网接入,使人们重新关注平流层浮空器的发展。文章旨在调查平流层浮空器的历史、现状、技术趋势和挑战。     

系留气球脱系状态动力学和热特性仿真研究

针对系留气球缆绳因严重损伤或遭遇强风而断裂的极端情况,建立了系留气球脱系后升空的动力学和热力学模型,并设计出了仿真软件.运用该仿真软件对系留气球脱系状态下的动力学特性和热特性进行了仿真研究,获得了阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性对气球下降速度和气囊超压的影响关系.结果表明:下降速度的主要影响因素是阻力系数,脱系瞬间净浮力和阀门特性对下降速度的影响有限;气囊超压的主要影响因素是阻力系数、脱系瞬间净浮力和阀门特性.     

大气模型对高空气球运动特性和热特性的影响

气球放飞前的蒙皮温度和充气质量计算是保障气球安全的重要手段.以高空气球为研究对象,建立了高空气球的动力学模型和热平衡模型,对气球放飞后的运动特性和热特性模型进行了仿真研究.采用用四阶龙格-库塔格式计算了不同大气模型下气球上升过程的高度和氦气温度的变化曲线,分析了大气模型对高空气球载荷、氦气充气质量、驻空高度氦气温度昼夜变化、蒙皮温度分布以及蒙皮极值温差的影响,为完善高空气球运动特性和热特性分析提供了依据.     

三角形与梯形凹槽微通道流动换热特性试验研究

为研究壁面凹槽对微通道热沉流动和传热性能的影响，设计了两种侧壁具有不同凹槽结构的微通道热沉模型，以去离子水作为流体介质展开试验，并通过综合进出口压降、摩擦因子、加热面温度、努塞尔数和综合传热因子评价侧壁凹槽结构对流动换热特性的影响。结果表明，当凹槽开口长度同为1 mm、开口倾角同为25°时，三角形凹槽微通道的压降相对于梯形凹槽最高提高了9.36%；当加热功率同为240 W、入口温度同为20℃时，三角形凹槽微通道散热能力始终大于梯形凹槽微通道；当通道内雷诺数处于试验设定的500～3 500区间时，三角形凹槽微通道的流动与传热综合性能始终优于梯形凹槽微通道；设计微通道热沉侧壁凹槽结构应优先考虑三角形凹槽结构。