化学热泵系统研究

介绍了化学热泵系统的工作原理, 对不同工作方式下的性能进行了热力学分析。着重研究了化学热泵系统代替蒸汽压缩式循环系统的可能性, 指出了系统的COP和单位反应器体积或单位质量吸收剂的功率是两个决定性的因素。讨论了为改善化学热泵系统性能可供采取的技术途径。分析结果表明, 化学热泵系统作为蒸汽压缩循环系统的替代物是很有可能的。      

倾斜角度对滑片压缩机运行特性影响的试验研究

压缩机是空间蒸汽压缩热泵系统的关键,从现有的压缩机中筛选合适的压缩机,研究其重力影响特性并加以改进是技术路径之一。通过改变滑片式汽车空调压缩机的倾角,研究重力方向对热泵系统及压缩机运行的影响。结果表明当倾角为0°~360°,吸热量为2000~3500 W时,热泵系统均能正常工作;其中压缩机处于竖直和倒置的角度下,热泵系统性能有所下降,蒸发温度最大增加了7.5℃,蒸发冷凝温差和COP的最大相对变化量分别为15%和7.6%。压缩机内部高压气体通过油孔向低压侧的泄漏造成容积效率的下降,是影响其性能的主要原因;但油孔供油功能的下降没有明显影响压缩机的机械效率。     

蒸汽压缩式制冷系统在航空中的应用

通过对空气压缩式、蒸汽压缩式、热电制冷3种制冷系统的比较，提出蒸汽压缩式制冷系统是最适合应用于制冷量需求较大的航空电子设备，并着重介绍了蒸汽压缩式制冷系统的工作原理、关键技术及其优越性。     

航天用轻质结构材料研究进展及应用需求

从轻质金属和复合材料出发,简要介绍了航天用几大主要轻质结构材料国内外研究进展,并在此基础上,结合航天的应用需求,浅析了轻质结构材料的研究和发展方向。     

载人航天工程空间应用载荷生物安全工程技术体系研究

针对我国载人航天工程空间应用系统科学实验载荷生物危害问题,提出了完整的载人航天工程空间应用科学实验载荷的生物安全工程体系,涉及空间生物安全的定量要求、生物安全等级的划分、生物安全监测以及生物危害的包覆设计等工程范畴。在此基础上,结合我国目前载人空间站空间应用的实际需求,提出了开展空间生物安全防护的工程实践方案和建议,为后续开展载人空间站空间应用系统生物安全设计提供了指导和参考。     

隔板型式对旋转冲压压缩转子性能的影响

为了改善旋转冲压压缩转子的总体性能,通过改变隔板前、后段的型式获得不同的隔板改型方案,并利用FLUENT流体计算软件对采用不同隔板改型方案的旋转冲压压缩转子进行了数值研究。结果表明,改变隔板前段型式可以改变隔板前缘激波和进气流量,进而影响旋转冲压压缩转子的总体性能;改变隔板后段型式,可以改变旋转冲压压缩转子的流场结构,并影响其增压能力;融合隔板前、后段最佳型式的隔板组合改型方案对旋转冲压压缩转子性能的提升最大,其总压比和效率相较于原型分别提升了12.0%和7.1%。     

固体废物对载人航天任务的影响与应对措施研究

固体废物堆积、发酵和水分等资源流失对载人航天任务,特别是长时间、远距离任务的飞船内部空间利用、航天员人身安全和生命保障物资发射质量均有重要影响。概述了美国和国内载人航天任务中固体废物管理和处理技术的研究进展,论述了固体废物的来源、性质以及与载人航天任务的关系,针对短期、中期和长期航天任务分别提出了相应处理技术并对各技术相关信息进行论述,分析和比较了各种方法的优点和不足。在此基础上提出了我国开展固体废物处理技术的研究建议,为相关研究提供参考。     

测控系统高速数据网络传输技术研究

围绕当前航天测控网对于高速数据网络传输的需求,分析了多种可行的实现方式,在此基础上提出了一种基于FPGA技术的嵌入式高速网络传输的解决方案,并对这个方案的关键技术和开发的注意事项进行了详细描述,对于测控系统高速数据网络传输的工程实现有很好的开拓作用。     

水蒸汽凝结对超声速风洞蒸汽引射系统的影响

蒸汽引射方案是引射式超声速风洞的可选方案，为考察该方案产生凝结激波的条件及其水蒸汽凝结对引射系统性能的影响，在Fluent平台上采用自定义模块耦合希尔动量模型，编写了能模拟高速气流中水蒸汽凝结的计算程序。校验了数值模型和方法的可靠性。在此基础上，对蒸汽引射流场内的水蒸汽凝结问题进行了初步数值研究。得到喷管、引射流场参数以及液滴质量百分数、结核增长率的分布。结果表明：（1）水蒸汽凝结主要发生在引射喷管和喷管出口膨胀区中。其中，在引射喷管内的蒸汽凝结占大部分。凝结核增长为主要特征。（2）初始结核区位于超声速气流是凝结激波产生条件。采用饱和蒸汽引射可避免产生凝结激波。（3）尽管是否考虑凝结／无凝结效应会造成引射流场产生差异，但两者总体相似。（4）水蒸汽凝结会给引射系统带来较大的性能损失，但通过改进气动轮廓可减小其影响。     

我国空间站工程量化风险评价工作探讨

为适应我国载人航天任务的新特点,有效支持空间站量化风险评价工作,调研了美国国家航空航天局（NASA）载人登月、国际空间站、航天飞机等载人航天项目的概率风险评价（PRA）工作,对比分析了PRA方法在不同载人航天项目中的应用效果。在此基础上,针对我国空间站工程的特点,初步提出了基于PRA的空间站工程量化风险评价方案与工作思路,对该方法在我国空间站实施所存在的问题进行了分析,并在方法规范、数据收集等方面提出了工作建议,为我国空间站量化风险评估工作提供技术支持。     

Micromanufacturing technologies of compact heat exchangers for hypersonic precooled airbreathing propulsion: A review

The Hypersonic Precooled Combined Cycle Engine (HPCCE), which introduces precooler into traditional hypersonic engine, is regarded as the most promising propulsion system for realizing a single-stage-to-orbit vehicle. The unique demands lead to the application of the compact heat exchangers, which can realize high thrust-to-weight ratio, sufficient specific impulse and high compression ratio. However, it is challenging to accurately manufacture the compact heat exchanger due to its extremely high heat dissipation capacity, remarkable compactness, superior adaptability and harsh operating condition. This review summarizes the precooling schemes of combined cycle propulsions and describes the demands and key issues in the fabrication of a compact heat exchanger for HPCCE. The investigation focuses on the application of various micromanufacturing methods of heat exchangers constructed from tubes of less than 1 mm in diameter and microchannels of less than 200 micrometers. Various micromanufacturing processes, which include microforming, micromachining, stereolithography, chemical etching, 3D printing, joining and other advanced microfabricating processes, were reviewed. In addition, the technologies are compared in terms of dimensional tolerance, material compatibility, and process applicability. Furthermore, the boundaries of the micromanufacturing constraints are specified as references for the design of compact heat exchangers. Ultimately, the technological difficulties and development trends are discussed for the fabrication of compact heat exchangers for HPCCE.     

应用遗传算法优化设计板翅式换热器

本文提出了基于遗传算法的板翅式换热器优化设计方法,该方法不仅能够实现一般的结构优化,而且能够在提供多种类型翅片的情况下,进行翅片类型的优选。根据不同的设计要求,遗传算法能够分别以重量和效率为目标函数进行优化。为了方便翅片类型的优选,建立了一个常用翅片的数据库,库中包含了翅片的几何参数、传热特性和阻力特性,可直接应用于计算机程序的处理。与传统的优化计算结果比较,换热器的重量和体积都有不同程度的减小。本文的优化软件和翅片数据库具有通用性,可应用于一般板翅式换热器的优化设计。      

实际闭式燃气轮机回热循环热力参数数值分析

用有限时间热力学方法分析实际循环性能，计入工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失和压气机、涡轮机中的不可逆压缩、膨胀损失，导出变温热源不可逆闭式燃气轮机回热循环的功率输出和热效率与循环压比间的解析式，给出了详细的数值算例说明各项损失对循环参数的影响特点。计算与分析表明，回热对循环功率输出有影响，高、低温侧换热器和回热器的有效度之间存在最佳匹配。     

Ground experimental investigations into an ejected spray cooling system for space closed-loop application

Spray cooling has proved its superior heat transfer performance in removing high heat flux for ground applications.However,the dissipation of vapor–liquid mixture from the heat surface and the closed-loop circulation of the coolant are two challenges in reduced or zero gravity space environments.In this paper,an ejected spray cooling system for space closed-loop application was proposed and the negative pressure in the ejected condenser chamber was applied to sucking the two-phase mixture from the spray chamber.Its ground experimental setup was built and experimental investigations on the smooth circle heat surface with a diameter of 5 mm were conducted with distilled water as the coolant spraying from a nozzle of 0.51 mm orifice diameter at the inlet temperatures of 69.2 °C and 78.2 °C under the conditions of heat flux ranging from 69.76 W/cm~2 to 311.45 W/cm~2,volume flow through the spray nozzle varying from 11.22 L/h to 15.76 L/h.Work performance of the spray nozzle and heat transfer performance of the spray cooling system were analyzed;results show that this ejected spray cooling system has a good heat transfer performance and provides valid foundation for space closed-loop application in the near future.     

串列双U型管束换热器压降与回热效率模型实验

为了研究串列双U型管束换热器的流动和传热特性,开展了模型实验,得到了串列双U型管束换热器布置方式对喷管通道流动压降和换热器回热效率的影响。结果表明:喷管通道流动压降随着换热器安装角的增大而增加,邻近喷管收敛状出口位置的换热器安装角对流动压降的影响最为显著,进口附近的换热器影响次之;相对通道内置单个换热器的情形,串列换热器中前置换热器安装角的变化对流动压降的影响有所减弱;较小的前置换热器安装角度导致其回热效率过低,从而导致平均回热效率难以改善;在本文研究的几种布置方式下,安装角为30°-17°-13°的串列换热器布置方式的流动和传热综合性能相对较优。     

基于传热与压力损失的气-水换热器耦合设计

针对换热器设计中如何合理兼顾传热效率和压力损失的难题,以矩形流通截面的燃气-水列管式换热器为对象,从理论上分析了设计参数之间的内在联系,揭示了换热面积与燃气流通面积、横向管间距、换热管直径之间的匹配关系,建立了基于压力损失和传热计算的耦合设计方法。这种方法已成功应用于某大型燃气冷却器的设计,也可供其它换热器设计时参考。     

临近空间飞行器推进系统预冷器关键技术

临近空间由于其在现代战争中的重要战略意义已成为各国航空航天领域的研究重点,高超声速飞行器更是国家临近空间军事实力的一个重要标志。由于吸气式高超声速飞行器具有较高的飞行高度与马赫数,预冷技术已成为高超声速飞行器推进系统中的一项关键技术,而高性能预冷器设计是预冷技术的一个重要研究方向,预冷器的可靠性与流动传热特性是预冷系统的重要影响参数,对于紧凑、高效、高可靠性先进预冷器的研究具有十分重要的意义。基于目前公开的临近空间高超声速飞行器的主要动力形式及其对预冷技术的刚性需求,对预冷器设计中的关键技术与发展方向做了详细的阐述。     

中国航天器新型热控系统构建进展评述

热控是由工程热物理与航天技术相互促进发展而形成的一门交叉学科，直接影响着航天器的总体设计水平。随着中国航天事业的飞速发展，对热控设计提出了越来越高的要求，并已成为制约中国航天器设计水平的关键瓶颈技术之一。本文综合评述了中国航天器新型热控系统构建的最新研究成果和进展，具体包括：针对载人航天、探月工程等不同任务需求，构建出了相应的新型热控系统，开发出了以泵驱单相流体回路、重力驱动两相流体回路、环路热管与水升华器等为代表的一批新型热控产品。在此基础上，结合中国航天工程实际需求，指出了今后的主要研究方向。     

基于三维分布参数模型的紧凑式换热器优化

基于翅片通道划分网格并建立微元控制方程,实现了紧凑式换热器的三维分布参数模型.在分布参数模型的基础上,结合熵产最小化原理,应用遗传算法对换热器的外形尺寸及翅片类型、结构参数进行了优化设计.分布参数模型考虑了流体物性参数在换热器内各点的变化,能够应用于湿工况和相变情况下的换热器性能研究.而且基于翅片通道的网格划分方法具有明确的物理意义,避免了单纯数值方法的复杂性,大大提高了计算速度,解决了基于分布参数进行换热器优化的难题,该优化方法可以推广应用于其它类型的换热器或热沉中.      

航空发动机间冷器及回热器发展研究综述

近年来,航空器发展对航空发动机经济性和环保性的要求越来越高,间冷回热循环日益受到关注和重视,间冷器和回热器的研究已经成为发展间冷回热循环航空发动机的关键因素之一。本文简要介绍了间冷回热航空发动机的研究背景,回顾了国内外有关航空发动机间冷器与回热器的换热表面研究、热交换器优化工作、间冷器及回热器与航空发动机整机匹配研究和新型高温热交换器技术,提出了航空发动机间冷器及回热器相关有待深化研究的问题。