封闭腔内复杂条件对辐射传递系数影响的数学模型与数值模拟

文章基于蒙特卡罗-射线踪迹方法,建立某航天器部件封闭腔内表面间辐射传递系数的数学模型,数值模拟求解理想表面间的辐射传递系数-角系数和在不同表面反射率和镜漫反射比例系数条件下的辐射传递系数,分析表面反射特性和空间几何条件对其影响.计算结果表明:辐射传递系数的计算方法和结果是可靠的,各表面之间的辐射传递完全符合能量守恒定律;辐射传递系数能够考虑表面之间的空间几何位置、多次反射和辐射界面特性等综合影响因素,真实地反映了理想和非理想表面间的辐射能量传递.     

梯度折射率热辐射的研究现状及在航天器技术中的应用展望

在综述近年来国际上梯度折射率热辐射研究与应用现状的基础上，简要介绍了梯度折射率介质层热辐射传递的基本物理特征，以及由此引起的热辐射平衡温度分布特性、辐射一导热耦合换热特性及介质层的表观辐射特性。梯度折射率介质热辐射所显示的一些特殊性质，使之可能在未来航天器各技术领域中有不同程度的应用前景，对此进行了初步分析和展望。     

单元表面间辐射传递系数的新型计算方法

通过对辐射能量传递过程的分解，建立辐射传递系数与角系数之间的关系，提出了一种计算具有漫反射辐射界面特性的单元表面之间辐射传递系数的新型计算方法。该方法分离了单元表面辐射特性和几何特性对辐射传递系数的影响。分别采用新方法和蒙特卡洛法计算了立方体内部单元表面之间的辐射传递系数，并且从理论上对两种计算方法的耗时性和计算精度进行了分析比较。结果表明，相对于蒙特卡洛法，该方法所需的计算时间更少，而且不随单元表面吸收率的变化而变化；在计算精度上，该方法相对于蒙特卡洛法具有更高计算精度。     

空间辐射散热器含液滴介质的辐射特性和辐射传热

本文从米氏电磁散射理论出发，计算了含液滴介质的辐射特性。考察了中向同性散射能量传递份额的再分配，导出了吸收、发射、各几同性散射介质的辐射传递系数。计算了空间辐射散热器液滴层瞬态辐射换热，经与文献［４，５］的比较表明，本文所导出的辐射传递系数计算方法正确，精度高。用计算机辅助实验，分析液滴发生器产生粒子的大小、粒径分布对瞬态辐射换热的影响，可减少空间辐射散热器设计过程中的实验次数。     

发射特性对线性各向异性散射介质内瞬态温度分布的影响

考虑各向异性散射介质内的辐射传递方向，本文考察了辐射能的重新分配过程。利用射线踪迹法结合Hottel和Sarofim区域法推导了辐射传递系数(RTCs)。考虑一维各向异性参与性半透明灰介质。两边界表面为镜反射，一个表面半透明，另一个表面不透明。辐射传递系数用于计算辐射热源项。瞬态能量方程由全隐式控制容积法求解。外界辐射加热与对流冷却同时作用于边界表面。考虑四个线性散射相函数。以各向同性散射情况比较，研究不透明边界两侧发射特性和线性散射相函数对瞬态温度分布的影响。结果表明，各向异性散射与各向同性散射介质间的相对温度差异与散射不对称参数近似成正比。     

中段目标红外特征分析与仿真

分析中段目标的热辐射环境,提出一种利用节点网络法计算中段自旋目标表面温度分布和变化规律的算法,并根据热辐射的相关定律提出计算对应温度下目标表面红外辐射亮度分布和变化规律的算法,最后以典型的锥形目标为例进行红外辐射特征的仿真计算。     

热辐射对复合推进剂燃速的影响

本文介绍以 CO_2激光器为辐射热源来研究在1.0,2.0,3.0,4.0MPa 压力下热辐射对四种复合推进剂燃速的影响.实验结果表明,燃速随着辐射热流的增加而增加;在恒辐射热流的作用下,PU 和 HTPB 推进剂在有、无热辐射时的燃速比随压力的变化趋势是不同的,前者随压力上升而增大,后者则减小;Al 粉的加入不改变上述趋势,但改变燃速比的大小.文中还运用 GDF 燃速模型。研究了药条燃速在有、无热辐射时的相关性及其随压力的变化关系.     

星载光学系统中杂光概率模拟的可靠性验证

通过分析蒙特卡洛法概率模拟星载光学系统杂光的计算过程、伪随机数的产生方法、概率模型检验、辐射传递系数的检验,从各个子过程分析计算步骤的可靠性和可信度,并针对某一空间光学系统的太阳光杂光计算,检验了蒙特卡洛法的稳定性。通过分析与比较,验证了反射概率模型、辐射传递计算方法及软件的可靠性、稳定性。     

考虑轨道摄动的外热流计算分析

为改进传统外热流算法未考虑外热流经多次反射后的吸收和国外商业软件未考虑轨道摄动及太阳矢量变化对外热流的影响等不足,重新定义了外热流角系数和外热流辐射传递因子,综合SGP4轨道模型和Gebhart方法,给出了考虑摄动等因素的辐射传递因子和轨道外热流计算模型,以及相应的计算流程。通过仿真分析论证了考虑多次反射及摄动等因素的重要性。     

二级火箭喷流对底部热环境影响的数值模拟

为研究二级火箭工作时对底部热环境的影响,在不同喷管固壁热辐射和飞行高度条件下,用Fluent软件自发动机喷管喉部处计算喷流流场和底部区域内给定平面的对流热流密度,并建立了三维反向蒙特卡罗（RMC）法模型,同时根据HITRAN数据库计算气体红外辐射特性,获得喷流对给定平面的辐射热流密度,两者相加即为喷流到达研究平面的总热流密度。结果表明：热辐射和热对流在底部产生的热效应趋势不同。     

临近空间飞艇内部自然对流换热计算研究

综合考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热等热环境因素对临近空间飞艇热特性的影响,建立飞艇热特性的数学模型,编写程序并计算得到蒙皮表面温度分布。以此作为热边界条件,采用Fluent软件模拟其内部自然对流的流动状态和温度分布,对不同季节不同时刻飞艇内部自然对流换热系数进行了计算分析,并对四个自然对流经验公式进行了评价分析。结果表明,Eckert-Jackson和Bayley公式更适用于计算浮空器内部自然对流换热,与数值模拟结果相比,平均绝对误差（MAD）分别为22.6%和24.1%。     

太阳模拟器复杂构型卫星稳态 温度场的数值模拟

文章基于蒙特卡罗-区域分解法,建立太阳模拟器内复杂几何构型卫星稳态温度场数学模型;利用数值模拟求解卫星表面太阳辐照面积、红外和太阳辐射传递系数,得到不同辐照条件下卫星的温度分布;分析太阳辐照的非均匀性和不稳定性对温度分布的影响。计算结果表明:蒙特卡罗-区域分解法对于太阳模拟器模拟空间外热流的仿真研究是一种非常有效的方法;太阳辐照非均匀性对温度分布的影响大于不稳定性所产生的影响。     

航天器密封舱流动和传热的数值研究

在有强迫流动的航天器密封舱内，与固壁存在热交换的三维气体流动使得舱内传热相当复杂。本文用数值分析模拟航天器在轨状态下的流动和传热。结果表明，辐射和流动在密封舱热分析中都不可忽略。对多种风速的计算结果表明，平均对流换热系数与风扇布局基本无关而仅与平均风速有关，最后由计算结果得出了平均对流换热系数和平均风速的经验关系式。     

飞行器结构部件导热/辐射耦合传热特性预测方法

采用数值方法求解气动热环境,基于蒙特卡罗方法求解内部空腔辐射换热及有限元方法求解三维导热,建立了沿弹道求解导热/辐射耦合的热响应预测方法,计算并获得了沿给定飞行弹道条件下的考虑内部辐射和不考虑内部辐射时的某高超声速飞行器结构部件的热响应特性。研究表明,所发展的耦合计算方法具有较高的精度和较好的工程适用性;考虑内部辐射时,结构部件局部最高温度明显低于不考虑辐射时,最高相差400K以上,且温度分布趋于均匀,温度梯度减小。相关研究对高超声速飞行器防热结构设计与优化具有重要参考意义。     

倾角对含油工质冷凝换热影响的实验研究

随着航天器热控制的发展,蒸气压缩热泵排热系统等热控方式逐渐受到人们的重视,其中冷凝换热对热泵的性能好坏有重要的影响。为了研究重力场对冷凝换热的影响,将紫铜直管冷凝器置于蒸气压缩热泵系统中,通过改变重力场与流动方向的夹角,测量得到了不同倾角下的冷凝换热系数和压降。实验结果表明,倾角对直管内冷凝换热系数的影响较大,不同倾角下的换热系数差别达30%,远大于不同倾角对直管内蒸发换热的影响;压缩机润滑油对冷凝换热的影响也很大,相比较无润滑油冷凝换热系数低30%以上。随着质量流量的增加,压缩机润滑油的影响逐渐减弱。
     

差压检漏系统压力与温度响应的计算分析

文章建立了差压检漏系统物理和数学模型;利用Matlab数值模拟求解非对称的基准物和被测物在不同的充气时间、有效传热面积、对流换热系数和不同的表面辐射率情况下的压力和温度随时间的响应;通过试验舱的计算结果表明:平衡时间越长,基准物和被测物的温度差越小,压差越小;当基准物容积比被测物容积小时,可以通过增大被测物的有效传热面积、表面的对流换热系数和辐射率来缩短温度平衡时间,减小二者压差.     

发动机喷管内流场对流换热系数影响因素的数值分析

基于Roe-FDS格式,采用标准κ-e湍流模型对某液氧煤油发动机喷管内部燃气流对喷管内壁的对流传热换热系数进行了数值仿真与研究,分析了网格雷诺数以及恒温壁壁温对喷管内壁对流换热系数的影响.当近壁面网格第一层法向高度为10-3 mm数量级时,仿真结果与工程估算公式的计算结果相吻合.同时,在一定范围内,对流换热系数随来流速...     

太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射计算

空间太阳能热动力发电系统是一种新型的空间电力系统，吸热器是热动力发电系统关键部件之一，吸热器腔体的热辐射将直接影响到吸热腔的热损失和吸热器的传热，建立了太阳能热动力发电系统吸热器腔体辐射模型，结合换热管的传热模型计算了吸热器的传热过程，得到了吸热器热损失，换热管最大温度，工质出口温度等结果，并进行了比较，分析、计算结果可以用于吸热器的设计。     

太阳电池对平流层飞艇热特性的影响分析

研究太阳电池对平流层飞艇驻空阶段热特性的影响。建立了太阳电池热模型、平流层飞艇热分析模型，包括热平衡方程、太阳直射辐射、天空散射辐射、地面反射辐射、大气长波辐射、地球长波辐射、蒙皮长波辐射、对流换热等；采用多节点模型，对平流层飞艇在驻空期间太阳电池、蒙皮与艇内氦气温度变化过程进行了数值模拟，得到了温度昼夜变化规律；分析了太阳电池（含隔热结构）的等效面积热阻、转换效率、铺装面积对平流层飞艇热特性的影响，得到了其温度昼夜变化规律。本文为平流层飞艇热性能分析和热控系统设计提供依据。