泵辅助毛细相变回路的Simulink仿真及优化

发布时间：2017-09-21 01:32

  本文关键词：泵辅助毛细相变回路的Simulink仿真及优化

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【摘要】：泵辅助毛细相变回路是一种应用在航天器或空间站中、主被动相结合的热控装置,与传统的环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)相比,泵辅助毛细相变回路添加了微泵,并将蒸汽回路与液体回路分开,设置了引射器。微泵主要为工质在液体回路中的循环提供驱动力,毛细抽吸力主要为工质在蒸汽回路中的循环提供主要驱动力。泵辅助毛细相变回路意在解决LHP传输距离有限、系统不稳定等问题,本课题组主要从事泵辅助毛细相变回路的实验研究与数值计算,本文主要针对系统的数值模拟与仿真部分进行了深入的分析与探讨。本文详细介绍了泵辅助毛细相变回路的组成及工作原理,并对每个组成部件的结构及作用做了概述。蒸发器为系统最核心的部件,其设计结构直接决定了系统的性能优劣;冷凝器为热量排散部件,文中采用套管式冷凝器,此种冷凝器的冷凝效率较高;引射器可降低蒸汽回路的压力,从而降低工质的汽化温度,提高系统的传热能力;储液器储存并缓冲液体,保证有足够的液体向冷凝器供给;微泵提供液体回路循环的主要驱动力。Matlab/Simulink是一种直观便捷的数值计算软件,本文基于节点分析法,根据各部件的结构特点将系统划分为若干模块,每个模块布置若干节点,每个节点根据一组传热微分方程建立相应的Simulink模型,最后将各节点进行组合和封装,运行、调试,得出系统的动态仿真模型。从仿真结果可以看出:系统在给定热负荷下可以成功启动并稳定运行,整个过程中无温度波动现象,在热负荷为100W(10.4W/cm2)时,系统平衡后的蒸发器壁面温度约为309.7K,传输距离为1850mm,达到了预期设定的目标(壁面温度低于60℃);热负荷、冷凝热沉温度对系统运行温度的影响较大,相比之下,流量对系统运行特性的影响较小;系统对热负荷的变化响应迅速,变热负荷运行曲线无波动现象发生。文末概括介绍了泵辅助毛细相变回路的实验系统,将仿真结果与实验结果进行比较,两者虽存在一定偏差,但基本吻合,从而验证了仿真模型的可靠性。本文通过对泵辅助毛细相变回路启动过程的仿真研究,分析了热负荷、冷凝热沉温度、流量对系统运行温度的影响,对系统的实验设计与改进有一定的指导作用。
【关键词】：泵辅助 相变 传热 Matlab/Simulink 数值计算 仿真模型
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V444.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 概述9-10
• 1.2 LHP工作原理10-11
• 1.3 LHP国内外研究现状11-18
• 1.4 泵辅助毛细相变回路的提出18-19
• 1.5 泵辅助毛细相变回路研究现状19-21
• 1.6 本文的研究内容与研究方法21-22
• 2 泵辅助毛细相变回路系统介绍22-31
• 2.1 系统组成及工作原理22-23
• 2.2 各部件结构23-27
• 2.3 工质与材质27-28
• 2.4 本章小结28-31
• 3 系统仿真过程及结果分析31-58
• 3.1 系统压降分析与计算31-35
• 3.2 系统热力分析35-37
• 3.3 系统热平衡分析37-39
• 3.4 系统仿真过程的实现39-50
• 3.5 仿真结果及分析50-57
• 3.6 本章小结57-58
• 4 系统试验分析及验证58-64
• 4.1 泵辅助毛细相变回路试验系统介绍58-59
• 4.2 实验验证及分析59-62
• 4.3 本章小结62-64
• 5 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-73
• 附录1 作者在攻读硕士期间发表的论文73

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本文编号：891619