冷屏系统在空间起动过程中制冷机理的研究
发布时间：2021-03-28 10:58
空间低温制冷技术的研究与应用是当前国防事业发展倍受关注的话题,由此领域衍变出的隐身技术的研究也是当前空间技术发展中很重要的部分。制冷剂通过空间的相变制冷,使冷屏表面温度降低,可有效降低表面的红外反探测能力,实现红外隐身。随着飞行器的相关研究越来越多,空间飞行过程中气动热的问题越来越受到重视。目前对于带有翼型的高超声速飞行器的气动热问题研究较多,但对于结构较特殊的冷屏系统传热规律及制冷机理方面的有关研究鲜有报道,相关研究就显得很有必要。本文结合冷屏系统,以相关理论为基础,分析了冷屏系统在起动过程中的热环境,概括总结了气动热工程算法的基本计算公式和方法。以国内外学者研究成果为理论基础,先建立冷屏外流场三维模型,运用数值模拟计算方法,借助相关分析软件,模拟不同压力下冷屏外流场和表面压力的分布,分析表面温度、压力等的变化规律;再根据冷屏的结构和内部的传热原理,参考相关课题人员所做模型的结构示意图,需在表面装有不同的测点进行测量,用来测出不同控制压力下的冷屏表面的温度分布数值,绘出相关变化曲线,从而得出控制压力的不同对表面温度及压力的影响规律,为了对实验数据有相关的验证,本文使用相关软件模拟计算...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷屏弹头示意图
兰州交通大学工程硕士学位论文3 冷屏外流场温度及压力分布的数值计算3.1 冷屏外流场模型的建立在上述章节说明了冷屏系统的的几何模型，为了分析温度和压力变化时，外对冷屏系统的影响，需对冷屏系统外流场进行分析。在对冷屏系统外流场的分析中，需建立外流场流域，本文所建立的外流场流域是建立一个圆柱形，将冷屏系在里面。圆柱形的尺寸为：底面半径为 10000mm 的圆，高为 30000mm 的一个圆在高超声速飞行环境下外流场的数值模拟是一个非常复杂的过程，为了获取飞行较为接近真实的飞行数据，需对冷屏系统模型和外流场区域做简化。为了更方便行计算，提高网格的密度和计算机的效率，只建立计算流域的 1/2 模型，最终流体模型的如下图 3-1所示。选择的计算域为和冷屏形状相一致的圆柱形，流场入口到顶端的距离为 10D，流场出口到冷屏顶端的距离为 10D。
梯度的压力、密度等变化，综上所得该飞行环境的复杂性，网格画起来比较复 ICEM 来进行网格的划分，并使用六面：第一步：对模型进行简化，得出飞行设置；第二步：创建流体块，并勾勒对外面的圆柱进行关联，然后进行 Obl的是更好的模拟边界层内的流动；第四屏头部进行关联；第五步：对冷屏头内 划分；第六步设置网格节点数，并且对，导出网格。在定义节点分布时要使节的加密处理，同时在冷屏头部处会产生数要视计算机的性能而定，网格过少计性能，导致计算机无法运行。冷屏系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究[J]. 周印佳,孟松鹤,解维华,杨强. 航空学报. 2016(09)
[2]覆冰环境下输电导线外流场数值模拟与分析[J]. 黄新波,林淑凡,朱永灿,王玉鑫,宋桐. 电力建设. 2014(05)
[3]基于fluent的弹丸外流场仿真计算[J]. 姜波,齐杏林,贾波,赵志宁. 计算机仿真. 2014(03)
[4]高超声速飞行器翼面气动加热的工程计算方法[J]. 陈鑫,刘莉,李昱霖,姜頔. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[5]基于轴对称比拟的高超声速飞行器表面热环境数值与工程耦合算法研究[J]. 代光月,桂业伟,国义军,张勇,童福林. 空气动力学学报. 2012(05)
[6]基于轴对称比拟的气动热计算方法研究[J]. 薛鹏飞,龚春林,谷良贤. 计算机仿真. 2012(06)
[7]空间低温制冷技术的应用与发展[J]. 朱建炳. 真空与低温. 2010(04)
[8]双压控制减压节流阀的数值模拟及试验[J]. 张周卫,张国珍,周文和,陈光奇,潘雁频. 机械工程学报. 2010(22)
[9]空间低红外辐射液氮冷屏低温特性研究[J]. 张周卫,厉彦忠,汪雅红,陈光奇,葛瑞宏,潘雁频. 机械工程学报. 2010(02)
[10]空间低温冷屏蔽系统及表面温度分布研究[J]. 张周卫,厉彦忠,陈光奇,汪雅红. 西安交通大学学报. 2009(08)
硕士论文
[1]恒壁温工况下螺旋管内流体流动及传热性能模拟研究[D]. 李跃.兰州交通大学 2016
[2]缠绕管式换热器换热工艺研究[D]. 薛佳幸.兰州交通大学 2015
[3]高超音速钝体头部气动加热和壁板气动热弹性数值计算[D]. 李浩.南京理工大学 2015
[4]新型管道内置LNG节流阀热应力及流场数值模拟研究[D]. 吴金群.兰州交通大学 2014
[5]变形翼飞行器的新型控制算法研究[D]. 姚烯.南京航空航天大学 2014
[6]高超声速多体分离动态气动加热计算技术[D]. 唐国庆.南京航空航天大学 2013
[7]高超声速弹箭头部气动热数值计算[D]. 张钧波.南京理工大学 2009
[8]螺旋通道内对流换热热力性能数值模拟[D]. 陈素君.重庆大学 2008
[9]液氮冷屏蔽罩换热机理研究[D]. 杨昌宝.南京理工大学 2007
[10]螺旋管气液两相流数值模拟[D]. 王志国.中国石油大学 2007
本文编号：3105440
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷屏弹头示意图
兰州交通大学工程硕士学位论文3 冷屏外流场温度及压力分布的数值计算3.1 冷屏外流场模型的建立在上述章节说明了冷屏系统的的几何模型，为了分析温度和压力变化时，外对冷屏系统的影响，需对冷屏系统外流场进行分析。在对冷屏系统外流场的分析中，需建立外流场流域，本文所建立的外流场流域是建立一个圆柱形，将冷屏系在里面。圆柱形的尺寸为：底面半径为 10000mm 的圆，高为 30000mm 的一个圆在高超声速飞行环境下外流场的数值模拟是一个非常复杂的过程，为了获取飞行较为接近真实的飞行数据，需对冷屏系统模型和外流场区域做简化。为了更方便行计算，提高网格的密度和计算机的效率，只建立计算流域的 1/2 模型，最终流体模型的如下图 3-1所示。选择的计算域为和冷屏形状相一致的圆柱形，流场入口到顶端的距离为 10D，流场出口到冷屏顶端的距离为 10D。
梯度的压力、密度等变化，综上所得该飞行环境的复杂性，网格画起来比较复 ICEM 来进行网格的划分，并使用六面：第一步：对模型进行简化，得出飞行设置；第二步：创建流体块，并勾勒对外面的圆柱进行关联，然后进行 Obl的是更好的模拟边界层内的流动；第四屏头部进行关联；第五步：对冷屏头内 划分；第六步设置网格节点数，并且对，导出网格。在定义节点分布时要使节的加密处理，同时在冷屏头部处会产生数要视计算机的性能而定，网格过少计性能，导致计算机无法运行。冷屏系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器热环境与结构传热的多场耦合数值研究[J]. 周印佳,孟松鹤,解维华,杨强. 航空学报. 2016(09)
[2]覆冰环境下输电导线外流场数值模拟与分析[J]. 黄新波,林淑凡,朱永灿,王玉鑫,宋桐. 电力建设. 2014(05)
[3]基于fluent的弹丸外流场仿真计算[J]. 姜波,齐杏林,贾波,赵志宁. 计算机仿真. 2014(03)
[4]高超声速飞行器翼面气动加热的工程计算方法[J]. 陈鑫,刘莉,李昱霖,姜頔. 弹箭与制导学报. 2013(03)
[5]基于轴对称比拟的高超声速飞行器表面热环境数值与工程耦合算法研究[J]. 代光月,桂业伟,国义军,张勇,童福林. 空气动力学学报. 2012(05)
[6]基于轴对称比拟的气动热计算方法研究[J]. 薛鹏飞,龚春林,谷良贤. 计算机仿真. 2012(06)
[7]空间低温制冷技术的应用与发展[J]. 朱建炳. 真空与低温. 2010(04)
[8]双压控制减压节流阀的数值模拟及试验[J]. 张周卫,张国珍,周文和,陈光奇,潘雁频. 机械工程学报. 2010(22)
[9]空间低红外辐射液氮冷屏低温特性研究[J]. 张周卫,厉彦忠,汪雅红,陈光奇,葛瑞宏,潘雁频. 机械工程学报. 2010(02)
[10]空间低温冷屏蔽系统及表面温度分布研究[J]. 张周卫,厉彦忠,陈光奇,汪雅红. 西安交通大学学报. 2009(08)
硕士论文
[1]恒壁温工况下螺旋管内流体流动及传热性能模拟研究[D]. 李跃.兰州交通大学 2016
[2]缠绕管式换热器换热工艺研究[D]. 薛佳幸.兰州交通大学 2015
[3]高超音速钝体头部气动加热和壁板气动热弹性数值计算[D]. 李浩.南京理工大学 2015
[4]新型管道内置LNG节流阀热应力及流场数值模拟研究[D]. 吴金群.兰州交通大学 2014
[5]变形翼飞行器的新型控制算法研究[D]. 姚烯.南京航空航天大学 2014
[6]高超声速多体分离动态气动加热计算技术[D]. 唐国庆.南京航空航天大学 2013
[7]高超声速弹箭头部气动热数值计算[D]. 张钧波.南京理工大学 2009
[8]螺旋通道内对流换热热力性能数值模拟[D]. 陈素君.重庆大学 2008
[9]液氮冷屏蔽罩换热机理研究[D]. 杨昌宝.南京理工大学 2007
[10]螺旋管气液两相流数值模拟[D]. 王志国.中国石油大学 2007
本文编号：3105440
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