一种电动式磁悬浮动量球热控制技术研究

发布时间：2020-07-15 12:00

【摘要】：在轨航天器容易受到空间多种扰动力的影响,对其提出了高精度姿态调整的需求。而电动式磁悬浮动量球依靠定子和动量球之间的感应涡流实现动量球的悬浮和驱动,可以满足这种需求。但是,由于涡流场的作用,动量球上将会产生大量的热量,这些热量必将影响动量球的稳定性和定位精度。为保证动量球能够稳定安全地运行,必须要求动量球的温升控制在相应的范围内。而现在相关学者仅开展了关于磁悬浮动量球结构设计,磁场计算及简单的控制系统设计等方面的研究工作,并没有涉及热控制内容。因此磁悬浮动量球的散热问题成了在轨航天器进一步发展的关键性难题。为了满足动量球的散热要求,本文依据热量传递的基本原则设计出三种散热器的结构模型,包括上偏心,同心,下偏心。利用前处理软件ICEM及有限元仿真软件FLUENT对研究对象进行网格划分、计算,分析、对比得出上偏心的散热器结构模型具有较好的散热性能,并从理论上解释了散热器结构模型的改变,使得流体在动量球表面产生了不同的剪切力,造成了温度边界层的改变,从而产生了不同的散热效果。同时,为了避免较小的空气间隙产生较大的阻力,在三种散热器模型下对空气间隙的压降进行了分析。接下来,在上偏心的散热器结构模型下,进行了多种转速的仿真,对比分析了不同转速下的散热效果,从理论的角度解释了转速越高,流体对动量球表面的剪切力越大,其温度边界层厚度越薄,散热效果越明显。同样对空气间隙进行了压降分析,综合散热效果和压降给出了20000rpm的优化转速。最后,以动量球表面的最高温度和空气间隙的压降为优化目标,采用遗传算法对散热器的曲率和偏心距进行优化,给出优化后的散热器结构。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V448.2
【图文】：

在轨航天器

球形感应电机

永磁式球形结构电机

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 江东;孔德善;刘绪坤;杨嘉祥;王德玉;;磁悬浮系统仿真及混沌特性研究[J];系统仿真学报;2017年03期

2 陈慧星;杨祚唐;李云钢;;基于FPGA的电-永磁混合磁悬浮系统过流检测及保护设计[J];测控技术;2008年01期

3 ;NASA试验磁悬浮系统[J];国际航空;2000年02期

4 张静;武俊峰;姚小伟;;无源性控制在磁悬浮系统中的应用[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年03期

5 陈慧星;李云钢;常文森;;电磁-永磁混合磁悬浮系统的悬浮刚度研究[J];中国电机工程学报;2008年27期

6 施晓红;佘龙华;;磁悬浮系统的精确积分流形控制设计[J];控制工程;2006年02期

7 钱立新;;磁悬浮系统技术剖析[J];铁道技术监督;2006年10期

8 刘淑琴,陈大融,李德斌;模糊控制在混合磁悬浮系统中的应用[J];控制工程;2004年S2期

9 山口 善久 ,向冬云;超导磁悬浮系统的开发[J];变流技术与电力牵引;2003年02期

10 孙英,杨鹏,任娜;单轴磁悬浮系统控制器的仿真研究[J];河北工业大学学报;2000年04期

相关会议论文 前10条

1 刘欣;蓝益鹏;;直线同步电动机磁悬浮系统前馈反馈控制研究[A];第十五届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2018年

2 郑文伟;刘春芳;;机床用磁悬浮平台电磁悬浮系统控制研究[A];第十六届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2019年

3 尚玲艳;周坚刚;;基于MATLAB的钢板磁悬浮系统仿真研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

4 李洁;蓝益鹏;;可控励磁直线同步电动机磁悬浮系统的滑模控制[A];第十六届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2019年

5 林小玲;蔡佳妮;;磁悬浮系统控制方法的研究[A];2004年全国直线电机学术年会论文集[C];2004年

6 周丽杰;郭树理;高哲;;具有不确定变摩擦因数的磁悬浮系统T-S模糊观测器的设计[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集（第一分册）[C];2011年

7 杨国良;张广路;李惠光;;无轴承永磁同步电机磁悬浮系统耦合理论分析及仿真[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年

8 王洪坡;李杰;常文森;;磁悬浮系统抗轨道扰动算法[A];第二十四届中国控制会议论文集（下册）[C];2005年

9 孙荣斌;褚云凯;马忠宝;;基于模糊自适应整定PID控制在磁悬浮系统中的应用[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年

10 张承慧;孙晓明;刘睿;刘志军;;基于LQR的磁悬浮系统的变结构控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前3条

1 常工宣 钱月航 实习生 杨f

本文编号：2756464