返回舱内部湿度分布数值模拟研究

飞船返回舱内部湿度的高低对其内部设备的正常工作有很大影响。由于受自然对流的影响,地面试验很难模拟湿度分布。本文利用数值模拟的方法,通过设定速度、浓度梯度最大原则,合理筛选并简化舱内设备,从而克服返回舱设备布局复杂、难于建模的困难,模拟研究了返回舱内部的流动和湿度分布。     

载人航天器独立飞行时密封舱内内流动换热及热湿分析研究

载人航天器密封舱以通风换热方式对舱内人员及其设备进行散热,控制舱内温度,利用冷凝干燥组件调节舱内湿度.针对某一处于独立飞行状态下、由返回舱和轨道舱组成的密封舱,采用数值模拟软件I-DEAS对其速度场、温度场以及湿度场进行了稳态数值分析,研究了密封舱内的温度分配和湿度分布,并对密封舱的温湿控制方案的合理性进行了评价.     

KM6水平舱环境控制系统

为满足中国载人航天的需求,研制了可进行人-船-服联合试验的大型空间环境模拟设备——KM6水平舱。文章介绍了该模拟设备的环境控制系统。它有两大功能:一是为舱内参试人员提供气体和应急救生用气;二是控制试验环境,包括对各种环境参数的控制,如控制舱内温度、湿度、压力、局部氧气压力,清除舱内气态污染物。在对水平舱减压时,不仅要注意每一项参数的控制稳定性,还要注意对所有参数的整体控制,因为这些参数是互相关联的。为了研究这些参数之间的关系,对该舱建立了数学模型,得出了不同边界条件下的最优控制方案。     

低气压温控设备的舱内环境温度影响因素分析

低气压温控设备用于模拟临近空间低气压和高低温环境,低气压环境的温度场控制是低气压温控设备的关键指标,也是设计难点。文章首先通过Fluent软件对无风扇扰动的低气压舱中的环境温度进行数值仿真,研究热沉开孔对舱内环境温度的影响;在低气压舱模型中增加风扇模型,分析强制换热对低气压舱内环境温度的影响。通过在低气压温控设备中进行的无强制对流的温度控制试验,研究此时空间温度的降温速率、试验舱压力和舱内试件工装对舱内环境温度的影响。数值计算和试验研究结果表明,热沉开孔、扰动风扇、试验舱压力和试件工装均对低气压舱内环境温度有影响,在低气压温控设备的研制中,需综合考虑上述因素。     

空间站舱内空气速度分布的CFD分析

为了设计一个合适的通风系统，建立了某型空间站座舱和送风设备的CFD模型。基于这些模型，采用k—ε湍流模型获得了舱内空气在不同流量，不同散流器送风方向和不同散流器布置方式等条件下的流速分布，简要分析了空间站向飞船提供热支持时，舱间通风对舱内空气速度分布的影响。分析结果表明：（1）散流器的送风方向对流速的分布影响很大，45度进风方式的流速分布明显优于30度的进风方式；（2）推荐的三种散流器布置方式均可以获得满意的流速分布，关键是能否根据不同的空气流量提供合适的散流器出口速度；（3）设计合理的舱间通风能够改善舱内空气流速的分布；（4）提供的数据可以直接用于该型空间站通风系统的设计。     

基于热解动力学的绝热材料烧蚀研究

针对绝热材料的烧蚀热响应进行了研究。采用热解动力学模型计算材料热解,同时计算热解气体的一维流动。采用基于化学动力学控制及扩散控制的烧蚀模型计算材料表面的烧蚀。计算模型中采用有限体积法对能量方程进行离散计算,采用SIMPLE算法对热解气体的流动模型进行计算。计算结果表明,绝热材料内部的孔隙率呈梯度分布,材料的热解率是空间和时间的函数,烧蚀过程中部分材料处于原始材料状态。     

载人试验气闸舱内气流组织方式模拟分析

文章对低气压条件下气闸舱内换热过程的特点进行了理论分析,认为必须采取有效措施以解决气闸舱空气调节问题。并采用CFD软件对两种舱内气流组织方式——置换送风方式和双侧上送下回方式,进行对比,对舱内的空气调节效果进行详细计算,得出了舱内温度及气流流场的分布情况。结果表明:低气压条件下舱内更加容易发生热量积累和热量扩散;选用双侧上送下回气流组织方式能有效排除舱内热负荷。文中所得结果可为实际设计工作提供参考。     

温度循环试验中试件表面结霜/露现象及舱内水分来源的实验研究

温度循环试验中试件表面出现结露,会对试件造成损害。文章对典型温度循环舱内大热惯性试件的表面结露现象进行了实验研究:分析了舱内水分来源,并测量了舱内压力在空间和时间上的分布特征。结果表明:舱内压力随着温度的降低而降低,风机进风口的负压造成了舱外湿空气侵入舱内;而试验前舱内蒸发器表面存有的霜层,也是造成低温向高温的切换过程中舱内空气露点温度升高的重要原因。采用氮气流量控制,可有效维持舱内的正压,同时抑制升温阶段舱内空气露点温度的快速升高,规避试件表面结露的风险。     

KM6气闸舱舱内环境控制技术

文章根据人-船-服试验对KM6气闸舱的要求,分析了舱内环境的几种积累效应,对气闸舱环境控制系统进行了设计,成功地解决了舱内环境控制中CO2置换、低压缺氧以及降压速率等问题,同时配备了气体成分实时监测设备,可以对舱内环境进行严格监测。     

载人航天器乘员舱空气龄分布数值仿真及试验研究

引入空气龄指标作为载人航天器舱内空气质量新的评价标准。通过空气龄分布研究,能够找出舱内新鲜空气供给较差的位置。建立了载人航天器乘员舱仿真模型,利用FLUENT软件UDS方程求解了舱内空气龄分布。采用示踪气体下降法对仿真结果中空气龄数值较高的位置进行了空气龄试验,测试结果与仿真结果吻合良好。文章的研究结果有助于指导未来我国空间站乘员舱通风系统的设计。     

载人航天器密封舱内除湿研究

为保证航天员在轨生活健康,避免密封舱内结露,对载人航天器密封舱内空气除湿进行了理论研究:针对载人航天器地面封舱前干空气置换,建立了相对湿度估算模型;对航天器在轨采用冷凝干燥装置主动除湿进行了研究,建立了密封舱内空气湿度平衡方程,推导出冷凝干燥风机风量估算模型。相对湿度估算模型及风机风量估算模型可为实际工程设计提供参考。     

火箭仪器舱仪器安装板的振动控制试验研究

本文在对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了试验模态分析的基础上，对长Ⅲ甲运载火箭仪器舱进行了可控约束阻尼层主被动一体化振动控制试验研究，研究结果表明，可控约束阻尼层结构对火箭仪器舱这一大型复杂结构进行振动控制是非常有效的。     

多舱段载人航天器空气环境控制系统性能分析

建立了一种多舱段载人航天器空气环境控制系统性能集成仿真分析模型,包括舱体模块、乘员模块、舱压控制模块、温湿度控制模块和CO2净化模块,并对两舱段载人航天器空气环境控制系统性能进行了计算分析。结果表明,舱间通风传热能力较差,造成组合体温湿度水平超出指标范围,而舱间通风传质能力较强,可实现氧分压水平和CO2分压水平的集中控制。提出了一种控制系统改进方案,在非主控舱段增设控温系统改善组合体空气温度水平,仿真结果表明,控制系统改进后组合体各空气环境参数均满足设计要求。该工作有助于加快载人航天器空气环境控制系统的设计和改进流程。     

折叠状航天器太阳电池阵在轨热分析(Ⅰ)——计算模型

将太阳电池板蜂窝芯子、面板和硅电池片中发生的辐射－传导复合传热过程等效为一个无内热源的三维瞬态热传导问题。根据电池板的材料、尺寸及结构形态导出太阳电池板的三维等效导热系数。针对任意两相邻电池板表面间的热辐射交换规律，构造适用于这表面内节点温度的离散方程系数。研究折叠状态太阳电池阵边界节点的热特点时，仔细考虑了地球红外辐照、地球的太阳反照、太阳辐射加热、航天器舱体几何遮挡、深冷环境散热、飞行轨道高度及航天器在太阳－地球系中不同位置等造成的影响。利用本文给出的方程，可以求出展开前在轨折叠状太阳电池阵三瞬态不稳定温度场。     

A simulation model for the analysis of Space Station gas-phase trace contaminants.

A simulation model for the analysis of gas-phase trace contaminants in the cabin air of the NASA Space Station Reference Configuration was developed at the NASA Langley Research Center. The model predicts changes in trace contaminant concentrations from both physical and chemical sources an sinks as a function of time. Simulations were performed in which values for relative humidity, temperature radiation intensity, pressure, and initial species concentrations were constrained to values for the parameters measured and modeled in the continental tropics at the Earth's surface. Species concentrations simulated using the model compared favorable with concentrations in the continental tropics which demonstrated that the chemical mechanism in the trace contaminant model approximates changes atmospheric species concentrations. The sensitivity of initial species concentrations to producing change in additional species concentrations was also assessed. Results from the model indicated that chemical reactions will be important in determining the composition of cabin air in the Space Station. It is anticipated that the trace contaminant model will be useful in assessing the impact of experiments a commercial operations on the composition of the cabin air in the Space Station.     

舱内失压下航天员热舒适度和散热量仿真

针对载人登月舱内失压应急返回过程中,不同条件下航天员穿着舱外航天服维持生存时的热舒适度问题,基于Matlab建立了人-航天服热模型。其中人体热模型基于Fiala模型建立,航天服热模型使用集总参数法建立。经过不同工况的对比,仿真结果与文献数据基本吻合,验证了模型的正确性。在此基础上,基于DTS热舒适度计算方法对不同失压紧急情况下的人体热舒适度进行了分析,得到了舱内不同环境下人体热舒适度、航天服所需散热量和通风气体湿度的变化规律,并提出了系统优化方案,为我国应急舱内压力防护系统的设计和生保方案制定提供了参考。     

国际空间站舱内空气温湿度控制技术综述

与非载人航天器不同的是,载人航天器有环控生保系统,而舱内空气温湿度控制又是环控生保系统的一项重要内容。文章跟踪和介绍了国际空间站各舱内的温湿度控制方案,包括设计指标、硬件组成及所采用的技术;重点评述了国际空间站舱内温湿度控制系统的关键设备——冷凝干燥器组件及其降温除湿原理;最后结合NASA近年来研究的多孔渗水冷凝干燥器,指出未来冷凝干燥器的发展方向。     

舱段结构热振耦合环境下仿真分析

针对武器装备对环境适应性要求不断提高的现状,以某舱段结构为研究对象,基于高加速应力筛选试验(HASS)条件,研究了结构在温变-振动耦合环境下的失效机理。首先,结合HASS试验剖面,确定了载荷条件,建立有限元模型;其次,采用ANSYS Workbench软件分析得到结构温度场分布及应力响应,确定了结构危险位置,并对其疲劳寿命进行计算分析,为舱段结构的失效分析及HASS试验剖面的合理制定提供依据和指导。     

温度场对飞船压降检漏的影响与优化测试方法

文章建立了基于FLUENT平台的飞船密封舱体压降检漏的模型;计算并研究了密封舱内气体温度随环境温度的变化规律和气体温度在稳态下的空间分布规律,试验、计算结果表明了计算模型与试验模型的一致性;温度场对压降检漏影响很大,越接近平均温度的测点修正压降线性越明显,计算漏率的误差越小。