拓展微重力学的多方面应用

我国"实践八号"育种卫星成功进行了涉及微重力流体物理、空间基础物理、微重力燃烧等9项空间实验。该项目将育种卫星的留轨舱作为一个微重力实验平台,利用遥感科学技术进行了一批不需要样品回收的微重力实验,发展了我国的卫星微重力平台及相关技术。     

浅论空间科学实验的工程实施—从实践5号卫星空间流体实验谈起

从实践5号卫星两层流体微重力科学实验探讨我国空间科学实验的工程实施。分析了和空间科学实验有关的工程问题,指出空间科学实验应紧密结合工程技术与航天技术的工程实施可行性,需要有很强的空间工程背景。     

在轨流体管理技术进展和关键技术分析

综述了国外在轨流体管理技术的发展现状与趋势，分析了低温流体长期在轨贮存、在轨加注、空间流体生产等主要技术，并提出了在轨流体管理中需突破的关键技术难题。     

低温推进剂空间管理技术研究进展与展望

本文介绍了低温推进剂的性能优势与空间管理挑战，梳理了低温流体空间管理(CFM)技术特征及其研究现状，建议按照重力依赖型与重力无关型分类开展技术成熟度提升研究。调研了美国逾半个世纪的CFM技术搭载实验研究历程，分析了各类平台的工作特性与性能优势。基于我国航天发展现状与未来需求，探析了我国开展CFM技术攻关、飞行搭载实验的可行方案。建议在我国载人空间站规划舱内低温技术实验柜与舱外暴露平台实验模块，加速我国CFM技术向工程应用的转化。     

实践十号——我国首颗微重力科学实验卫星

2016年4月6日,我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号成功发射。它是空间科学先导专项首批科学实验卫星中唯一的返回式卫星,也是单次搭载空间实验项目最多的卫星,专门用于微重力科学和空间生命科学的空间实验研究。实践十号卫星在轨飞行15天,其工作时间与电池的电量有关。该卫星没有安装太阳电池翼,以免产生振动而影响科学实验。其主要任务是充分利用卫星留轨舱和回收舱,结合"促进我国空间微重力科学和空间生命科学发展"这一国家科技战略目标,开展涉及微重力流体物理、微重力燃烧、空间     

国外微重力火箭的发展及其特点

一、前言 微重力火箭是近20年来从探空火箭系列中发展出来的一种用于微重力科学研究的技术实验火箭。微重力科学的研究范围包括微重力材料科学和微重力流体科学,并涉及到空间生命科学。1971年10月美国航宇局发射了空蜂170A,首次利用探空火箭进行空间材料加工实验尝试,1972年1月在发射黑雁5C火箭时,再次进行了金属熔炼实验。这两枚火箭的发射,证实了用探空火箭进行微重力科学实验是一条可行的技术途径,从而揭开了微重力火箭研制和应用的序幕。     

微泵驱动流体回路主动热控系统在轨测试试验研究

简要概述了"浦江一号"卫星流体回路系统的设计方案和地面测试试验情况,并在此基础上详细介绍了在轨开展的流体回路系统的开环和闭环控制测试,以及微泵A和微泵B的长寿命测试。在轨测试结果表明:微泵驱动流体回路系统各部组件满足空间环境使用要求;系统软、硬件在轨各项性能长期稳定良好;流体回路系统可以实现航天器热量的快速收集与传输,具有灵活的热管理能力。     

空间站流体回路/热管耦合式热辐射器性能研究

空间热辐射器担负着航天器内部多余热量向外太空排散的任务，是航天器热控系统的关键设备，尤其是载人航天器，辐射器需要满足长寿命、高可靠度、高稳定性的要求，目前已发射的载人航天器均采用流体回路辐射器。对中国空间站流体回路/热管耦合式辐射器进行试验研究，得出辐射器散热性能的变化规律。首先论述试验方案和试验过程，并给出试验结果数据;然后通过对试验数据分析，得出辐射器传热热阻，以及散热能力随流体回路参数及外热流参数的变化规律;最后基于试验数据，完善辐射器仿真分析模型，并与试验典型工况进行对比分析，实现仿真模型与试验数据的良好吻合，仿真模型可用于辐射器在轨工作性能预示分析。实验分析结果对航天器空间辐射器设计具有一定的参考意义，可为航天器整舱热平衡试验方案及辐射器在轨工作状态设置提供数据支持。     

多辐射器航天器热控流体回路布局的(火积)耗散分析

为了优化多辐射器航天器热控流体回路布局，提高流体回路的散热效率，降低流体回路温度，本文基于(火积)理论，分别对多个辐射器串联和并联的流体回路布局的散热进行了分析。结果表明，排散相同热量时，流体回路的流体与管路壁面之间的温差均匀性越好，流体回路散热过程(火积)耗散越小，系统散热过程越优。进一步，对于2个辐射器的情况，分别对辐射器设置了不同的空间辐射加热热流，对辐射器的流体回路布局方式进行了比较。结果表明，辐射器与流体回路串联时，系统散热性能要优于两者并联，系统的流体温度水平最低，结果与(火积)理论分析的预测完全一致。研究结论对多辐射器的航天器热控流体回路设计具有指导意义。     

多回路耦合CPL系统瞬态特性的实验研究

包含有毛细力驱动两相流体回路的多流体回路耦合系统将会成为未来大型航天器热管理系统的重要组成部分。目前国内外针对单个毛细抽吸两相流体回路(CapillaryPumpedLoop,CPL)的基础研究和应用研究已经进行的非常深入。建立了与两个液态水单相流体回路直接耦合,与两个空气通风回路间接耦合的多蒸发器CPL系统,并通过实验对该系统的瞬态运行特性进行了研究。不仅验证了系统的可行性,而且与单个CPL相比,针对多回路耦合CPL系统的实验更加侧重于系统整体的协调运行特性,体现出了某些独特的运行规律。     

低温推进剂管路预冷沸腾换热特性研究综述

为探究低温推进剂预冷管路过程中非稳态两相流动与换热特性,通过文献调研与对比分析,综述了该领域研究进展。分类总结了影响预冷沸腾的主要因素,梳理了数值模拟研究结果,探讨了现有流动沸腾关联式对低温推进剂预冷沸腾过程的适用性,并整理了微重力下低温流体预冷沸腾相关实验研究。研究表明:1)低温流体预冷沸腾可用典型沸腾曲线逆向描述,换热特性与两相流型分布与常温流体流动沸腾相比存在一定差异;2)质量流速、流动方向、工质物性等是预冷沸腾过程流动与换热特性的主要影响因素;3)传统流动沸腾换热关联式不适用于低温流体预冷沸腾换热研究,需进一步拟合低温流体预冷过程关联式。通过梳理低温流体预冷沸腾理论研究和实验进展,提出了开展相关研究的思路与方向,以期为低温推进剂的安全高效加注提供参考和理论依据。     

逆向卸荷式气体减压阀的静态特性分析

对影响减压阀压力调节精度的非线性因素——摩擦力和流体稳态力进行了研究与讨论,建立了逆向卸荷式气体减压阀的静态特性数学模型,其中计算结果与实验结果相吻合。分析结果表明,摩擦力和流体稳态力对减压阀的静态特性偏差有着不同程度的影响,因此在设计过程中应该考虑摩擦力、流体稳态力对减压阀静态特性的影响。     

航天用纳米流体流动与传热特性的实验研究

研究航天用纳米流体流动与传热特性。测量了不同粒子体积份额的航天用纳米流体雷诺数500~4000范围内的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,详细讨论了雷诺数和纳米粒子体积份额对纳米流体对流换热系数和摩擦阻力系数的影响,分析了航天用纳米流体的强化传热性能。实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流换热系数,增加了液体的传热效果,粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一,在相同雷诺数条件下,纳米流体的对流换热系数随粒子体积份额的增加而增大。与原液体工质相比,航天用纳米流体的流动阻力系数稍有增大,纳米流体的流动阻力系数不随纳米粒子的体积份额而变化。与航天用纳米流体对流换热系数的增加相比,纳米流体流动阻力系数增大的程度极小,验证了纳米流体强化传热技术应用于航天器热控系统的可行性。     

洁净真空与失重和超重环境滚动轴承的设计与试验

基于磁性流体不能旋转密封其它液体,但应能够旋转密封磁性流体本身的构思,研制磁性流体润滑和密封的滚动轴承。利用含10%纳米Fe3O4的聚α-烯烃合成油（PAO）基磁性流体的优良润滑性能,在实验测试的基础上,选择高粘度的25w/50聚α-烯烃合成油基磁性流体代替滚动轴承的润滑脂。利用磁性流体离心式转动密封具有零泄漏和极低磨损微粒排放的优异密封性能,在计算分析和结构优化设计的基础上,选择低粘度的5w/30聚α-烯烃合成油基磁性流体作为离心式密封介质,用磁性流体离心式转动密封代替滚动轴承的橡胶密封。试验表明：这种离心式磁性流体转动密封的滚动轴承有效地减少了润滑剂的散失和磨损微粒的排放,适用于洁净、真空、失重和超重的特殊环境。     

矩形截面电磁流量计分布权值研究与分析

电磁流量计广泛的应用在各种气体，液体等流量测量场合，权值函数表征了流体在管道横截面空间各位置上的流体速度对输出电压信号的相对作用，同时也对应了磁场分布的模型建立要求。本文对矩形和圆形截面的权值分布进行分析和性能比对，提出了对传统圆形结构的改进方向。     

涡轮泵内部流路和轴向力数值计算

本文介绍了采用“通用流体系统模拟程序”GFSSP 研究液体火箭发动机涡轮泵内部流路的数学模型。GFSSP 是一个通用的流体计算程序,用于计算复杂流路中流量、压力、温度和混合流体成分的稳态值和时变过程。程序采用了有限容积中流体的质量、动量、能量守恒方程和热力学方程。目前,马歇尔空间飞行中心(MSFC)正在研制Fastrac 发动机,在该发动机的组合件试验中,采用 GFSSP 对涡轮泵的轴向力和内部流路的稳态值和起动时的瞬变过程进行了计算。计算结果和试验实测的压力、温度作了对比,大部分参数比较吻合。     

霍尔推进器放电等离子体的数值模拟研究与发展

阐述了霍尔推进器的工作原理.介绍了等离子体模拟中的流体、粒子和混合三种模型,以及粒子模型中直接蒙特卡罗模拟(DSMC)、等离子体模拟(PIC)和PIC/DSMC混合模拟方法.给出了一维流体模型的假设条件和控制方程、DSMC的空间迭代和时间步进两种求解方法,以及PIC、PIC/DSMC混合法与典型二维混合模型的建立过程.讨论了三种模型的适用条件、局限性,以及发展趋势.     

幂律型流体射流破碎建模和实验问题探讨

简要回顾了射流破碎研究的现状,讨论了幂律型流体射流破碎建模和实验的相关问题。射流破碎建模的关键在于依据流体的胶凝结构和组份物性,射流与环境气体之间的作用关系,提炼主要影响因素。射流破碎实验研究的关键在于高分辨率和高速成像技术等光学测试技术。建模和实验的主要作用在于揭示射流破碎的机理,分析相关因素的影响,为喷注器雾化研究提供参考,为燃烧室冷却设计提供依据。     

含纳米粒子流体的纳米颗粒参数对强化小型毛细泵回路热管换热性能的影响

对以铜-水和氧化铜-水的纳米流体为工质的小型平板毛细泵回路(CPL)进行了实验,研究了纳米颗粒参数;包括质量浓度、纳米颗粒种类以及纳米颗粒粒径对CPL换热特性的影响.实验中采用了平均粒径为50nm的CuO粒子,20nm和50nm的Cu粒子,流体中纳米颗粒质量浓度为0.1wt%～2.0wt%,工作压力固定在15.74kPa.实验结果表明,纳米流体替代纯水后,蒸发器的换热系数和最大热流密度显著提高,从而提高了CPL的换热性能.质量浓度对换热特性有明显影响,存在着一个对应最大换热强化能力的最佳质量浓度.对于铜纳米颗粒而言,其最佳纳米颗粒质量浓度为1.0wt%,而对于氧化铜纳米颗粒而言,其最佳纳米颗粒质量浓度为0.5wt%.纳米颗粒的种类和平均粒径大小对换热性能强化能力也有很大影响:对于粒径相同的纳米颗粒而言,铜-水纳米流体的CPL换热性能高于氧化铜-水纳米流体的换热性能;对于同种类型的纳米流体而言,小粒径纳米颗粒对CPL换热性能的强化作用大于大粒径纳米颗粒对换热性能的影响.     

神舟四号飞船成功返回 空间科学实验取得重要成果

1月 5日 ,神舟四号飞船成功返回。有关专家介绍 ,中国发射的神舟四号飞船部分科学实验获得重要成果 :首次大规模空间环境监测获得成功 ;首创微波遥感“三合一” ,结束了中国航天没有微波遥感的历史 ;液滴流体实验能力居国际先进水平。这次随神舟四号上天的多种高性能探测仪器 ,成功地对空间环境进行了大规模探测 ,基本摸清了飞船轨道空间的高能带电粒子分布情况。目前 ,留轨运行的神舟四号轨道舱里的探测仪器 ,还在继续对太空环境进行监测。据有关人员介绍 ,从目前数据结果的分析看 ,神舟四号飞船的力学环境非常令人满意 ,与最初的设计完全…