航天高低温环境模拟试验台温场和流场特性的模拟优化和实验研究

发布时间：2017-09-19 05:34

  本文关键词：航天高低温环境模拟试验台温场和流场特性的模拟优化和实验研究

  更多相关文章： 高低温环境 温场均匀性 流场稳定性 气流组织

【摘要】：空间高低温环境的模拟试验是保证空间飞行安全性和可靠性的重要保障。要实现空间高低温环境的地面模拟,对航天机构进行性能检测和结构优化,保证空间运行能够顺利进行,设计和研制能够满足特定环境模拟试验要求的高低温环境模拟试验系统成为问题的关键。本文根据航天试验的环境要求和任务需要,对高低温模拟试验系统进行了理论计算、模拟分析和实验研究,对系统的温场环境及气流组织等关键性问题进行研究和优化,并在此基础上,设计了一套稳态高低温环境模拟试验台,对其运行过程中的温场和流场的特性进行了实验研究。通过分析研究,得到的主要结论为:试验空间内的温场和流场的均匀性和稳定性的分析与优化,主要是针对送风系统中的送风孔板气流组织进行模拟分析与优化,设计了非均匀布孔方式优化方案,并优化送风风量,使得气流更为均匀地进入环境模拟实验箱内部,较好的改进试验空间内的温场均匀性和流场稳定性。通过模拟分析知,优化后的孔板气流组织形式下,可以使进入空间温场内的气流速度小于1.3m/s,温度均匀度达到较好的±1.5K,可以获得均匀性和稳定性较优的温场和流场,优化方案在-100℃~+135℃整个温度范围内具有普适性。通过实验,验证了该气流组织和送风流量的优化能很好的改善温场和流场的均匀性与稳定性,使得空间内部的温度梯度在不同温度工况下都能保持±3K以内,最大压力差保持在50Pa以下,减小空气流动对内部被测件的影响,保证地面模拟过程的真实性和可靠性。实验研究表明,设计研制的环境模拟系统和经过优化的孔板气流组织能够完全满足不同温度试验工况下对温度均匀性和流场稳定性的要求,达到了设计目的,为后期的试验提供有利的保障。
【关键词】：高低温环境 温场均匀性 流场稳定性 气流组织
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V416.8
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题的背景与意义12-14
• 1.2 高低温环境模拟系统的研究现状14-16
• 1.3 气流组织的模拟研究现状16-19
• 1.3.1 气流组织模拟仿真技术发展现状16-17
• 1.3.2 气流组织形式的研究现状17-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-21
• 1.4.1 课题来源19
• 1.4.2 研究的主要内容19-21
• 第二章 高低温环境模拟实验箱介绍与分析21-32
• 2.1 系统简介21-23
• 2.2 环境模拟实验箱23-30
• 2.2.1 高低温固定套介绍23-25
• 2.2.2 柔性绝热软罩形状设计分析25-27
• 2.2.3 实验箱负荷计算27-30
• 2.3 本章小结30-32
• 第三章 高低温环境温场和流场模拟分析与优化32-53
• 3.1 高低温环境模拟实验箱模型建立32-37
• 3.1.1 物理模型建立32-33
• 3.1.2 数学模型建立33-35
• 3.1.3 网格划分及控制方程求解35-37
• 3.2 不同气流组织的温场和流场特性分析及优化37-46
• 3.2.1 不同气流组织的模拟优化38-40
• 3.2.2 优化气流组织的模拟温场和流场分析40-46
• 3.3 最优气流组织下送风流量的确定及瞬态分析46-49
• 3.3.1 稳态送风流量的确定46-48
• 3.3.2 最优气流组织下的瞬态分析48-49
• 3.4 不同温度下最优气流组织的温场特性分析49-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第四章 高低温环境模拟试验台设计与研制53-62
• 4.1 试验台简介53-55
• 4.2 高低温供给系统55-58
• 4.2.1 冷热源与送排风设备设计选型55-57
• 4.2.2 系统保温57-58
• 4.3 传感器布置和数据采集58-59
• 4.4 实验流程分析59-60
• 4.5 本章小节60-62
• 第五章 温场和流场特性的实验研究与对比分析62-76
• 5.1 高温实验工况下温度和压力特性分析与对比62-68
• 5.1.1 不同送风流量下的温场和流场均匀性分析与对比62-66
• 5.1.2 不同温度下的均匀性分析与对比66-68
• 5.2 低温工况下温度均匀性和压力稳定性分析与实验改进68-71
• 5.2.1 温度均匀性和压力稳定性分析68-70
• 5.2.2 低温工况下实验改进70-71
• 5.3 高低温工况下实验箱性能的分析71-75
• 5.3.1 软罩性能分析71-72
• 5.3.2 实验箱的冷热负荷分析72-74
• 5.3.3 实验箱温场分析74-75
• 5.4 本章小节75-76
• 第六章 总结与展望76-80
• 6.1 全文总结76-78
• 6.2 创新点总结78
• 6.3 工作展望78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-88
• 攻读学位期间的学术成果88

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本文编号：879785