通风系统参数对居住舱人活动区气流分布影响的研究

为系统研究通风系统参数对空间站居住舱人活动区内气流分布的影响,建立了空间站居住舱人活动区及供风管道的物理模型,并采用CFD方法对人活动区流场进行了数值仿真,同时提出舱内名义平均速度vnt=m/√A1A2作为衡量舱内气流分布的特征参数.结果表明:(1)增加散流器阻力,可改善散流器出口流量的均匀性;(2)舱内名义平均流速综合反映了供风流量、散流器截面积和人活动区水平截面积的影响.经过研究发现,在人活动区通风系统设计过程中,要获得满足空间站要求的流速分布,应尽量选择高于30°的进风角度,同时选择合适的舱内名义平均流速值,而名义平均流速值大小与回风口形式、进风角度及散流器位置有关,并受到散流器出口速度小于1.012m/s的限制.     

KM6空间环境模拟设备运动模拟器内腔温度控制设计方案

文章在运动模拟器初始通风冷却温度控制方案的基础上, 提出了风扇换热器组件冷却方案, 并采用CFD模拟两种方案下模拟器内部流场和温度场分布。此外, 为了验证风扇换热器组件冷却方案的可行性, 采用遗传算法进行了三流程板翅式换热器的优化设计。计算表明风扇换热器组件冷却方案可行有效, 明显改善运动模拟器内部气体流动和换热。     

原子氧对航天器热控材料影响试验研究

原子氧对航天器热控材料的影响是航天器热控设计必须考虑的因素之一。文章对航天器舱外常用热控涂层和外用复合膜两类材料进行了地面原子氧及原子氧+远紫外辐照试验,试验获取了不同原子氧积分通量下涂层和复合膜的影响数据,并对热控材料实施部位性能退化的关系进行了分析,研究结果将为航天器热控设计与分析提供数据支持。     

利用载人航天器进行热控涂层舱外搭载试验研究

为了解空间环境对热控涂层性能的影响,文章设计了舱外热控涂层搭载试验方案,包括试验件配置、在轨试验和回收方法。试验件在轨试验期间安放在载人航天器密封舱前舱门外,暴露于空间环境中;在实现对接、建立组合体后,航天员不需太空行走即可实施对搭载试验件的回收及再次安装等操作。该方案若成功应用并回收试验件至地面,我国将首次获得热控涂层空间飞行试验数据。     

抽屉式标准机柜换热性能仿真及设计

为了分析风道通风孔宽度、抽屉发热量分布、进风流量、进气温度和机柜进出风口布置方式对机柜换热性能的影响,给出抽屉式标准机柜热控制系统的设计步骤,建立了某型抽屉式标准机柜的物理模型,并采用CFD方法对机柜内部通风换热情况进行了数值仿真。结果表明,进出风口布置方式、进风流量及通风孔宽度对机柜换热性能影响很大,抽屉发热量和进气温度与抽屉通风换热性能关系不大。经过研究发现,在标准机柜热控制系统设计过程中,由于气流进出口布置方式受舱内整体布局方案限制,在一定范围内增加进风流量和减小通风孔宽度是改善抽屉对流换热的主要措施。
     

座舱盖抛放过程中的非定常气动特性研究

通过对N-S方程的数值求解模拟了座舱盖在静止和旋转两种状态下的气动力分布,分析了来流马赫数、旋转角速度以及迎角对气动系数的影响,研究了座舱盖自由抛放过程的非定常效应,并最终建立了预测座舱盖自由抛放过程气动系数的气动系数图。计算表明:(1)非定常效应是影响抛放过程座舱盖气动力分布的主要因素;(2)外形左右对称的座舱盖,均有非定常气动系数平均值与无量纲角速度成线性关系的规律,而且变化斜率几乎与舱盖形状尺寸等无关。     

航天器流体回路工质与材料相容性试验研究

文章针对航天器流体回路工质与材料相容性的研究需求,对材料与工质全氟三乙胺的相容性进行试验分析,系统表征了试验前后工质的外观、酸值、馏出物体积分数、运动黏度、主成分含量等特性,同时测试了金属材料试验前后的质量变化、腐蚀速率、微观形貌,以及非金属材料试验前后的力学性能、质量变化,对测试结果进行了综合分析。结果表明铝合金5A06、7A04、1035以及不锈钢316L、钛合金TC11、聚酰亚胺/二硫化钼/聚四氟乙烯模压复合材料、氮化硅与工质全氟三乙胺为I级相容,可为航天器流体回路相容性设计与使用提供参考。     

预测座舱盖自由抛放运动轨迹方法的研究

系统地阐述了模拟气动力作用下物体运动过程的两类方法,即非定常数值模拟和气动系数法,并给出气动系数法中气动系数的三种获取手段。模拟对称座舱盖自由抛放过程的算例表明由于采用气动系数的不同,气动系数法会得到不同的计算结果,其中利用非定常气动系数得到的计算结果与非定常模拟预测值最为吻合。     

抛盖动力和“零-零”抛盖过程研究

 在分析“零-零”抛盖过程的基础上,建立了模拟作动系统进气及作动筒和舱盖运动过程的数学模型,实现了“零-零”抛盖过程作动筒上下腔压力变化的准确模拟,解决了以往研究中抛盖动力需要大量试验数据的问题。经过无量纲处理“零-零”抛盖试验中自由抛放阶段舱盖的运动轨迹,澄清了“零-零”抛盖过程自由抛放阶段可以忽略气动力的问题,并通过考虑和不考虑定轴转动阶段气动力两种情况下,“零-零”抛盖过程舱盖轨迹预测值与试验结果的比较,说明了考虑定轴转动阶段气动力会与实际情况更为接近。     

空间站核心舱舱外大型控制力矩陀螺热控设计与验证

针对舱外大型力矩陀螺结构复杂、热耗高、传热路径差,且对温度控制具有严格要求的问题,以空间站核心舱为例,文章提出了从系统热控需求出发,以辐射为主、电加热为辅的热控思路,并建立了仿真分析模型,得出了布局位置、轨道姿态、设备周围环境对陀螺热状态的影响。经与在轨遥测数据对比分析,结果表明：该热控设计工作合理有效,可为控制力矩陀螺在轨温度预示提供依据,为其他舱外大型复杂设备热控设计提供解决思路。