空间站应用系统电子设备热设计研究

目的针对以往载人航天应用系统中电子设备热设计的仿真分析方法不准确的问题,提出一种基于热平衡试验测量发热元器件温度数据验证热仿真分析结果的电子设备热设计方法。方法通过对应用系统电子设备在轨实际热工况条件的深入分析,结合电子设备的物理特性、电气特性及其技术特点,利用计算机应用技术和数字仿真技术建立电子设备热模型,并进行热仿真分析,再将仿真计算得到的发热元器件壳温与实际热平衡试验测量得到的元器件真实壳温比对,检验热仿真分析结果的准确性。结果某电子设备在真空度为1.0×10~(-4) Pa,温度为45℃条件下开展热平衡试验,实测得到的发热元器件温度值与热仿真分析温度值之差小于1℃。热平衡试验过程中,切换电子设备的不同工作模式时,通过器件的工作电流和电压计算出其热负荷指标与仿真得到的热耗值之差低于0.1 W。结论基于热平衡试验的发热元器件实测温度数据,验证了热仿真分析结果的电子设备热设计方法科学有效,有助于后续空间站应用系统电子设备热设计工作。     

大型低温环境试验室制冷系统设计

分析了大型低温环境试验室制冷技术的现状,提出了基于复叠式制冷的复合降温方式。通过冷负荷计算,确定了制冷系统核心设备制冷机组压缩机的选型,采用基于PLC的PID控制系统,实现了试验室温度参数的精确控制。     

爆炸螺栓分离对热防护系统冲击响应分析

目的考察在爆炸螺栓分离过程中,作用在TPS(热防护系统)上的冲击响应是否会导致其破坏,从而影响航天器飞行安全,对过程进行数值仿真分析。方法提出四阶段仿真方案,基于MSC.Dytran软件,采用流固耦合方法对爆炸螺栓分离过程进行动力学仿真;根据单个爆炸螺栓地面分离试验的结构进行建模和分析,获取结构响应曲线;再根据实测的冲击响应数据,对爆炸过程中炸药及JWL方程的参数等设置进行调整,获取准确爆炸螺栓的分析模型;最后应用于对真实结构中TPS(热防护系统)在分离过程里受爆炸螺栓冲击响应的动力学分析与评估。结果通过参数调整,获得的仿真模型与爆炸螺栓地面分离试验实测结果一致,证明了仿真模型的有效性和四阶段仿真方案的可行性。结论提取的真实结构爆炸螺栓分离过程中作用在TPS(热防护结构)上的最大加速度响应曲线,可用于指导TPS(热防护系统)的设计。     

分子流态下翅片管式热沉传输几率计算分析

目的研究空间环境模拟器翅片管式热沉传输特性,为进一步开展真空等效性分析等研究工作奠定基础。方法根据热沉结构特点建立镜面反射气体输运通道模型,采用蒙特卡罗方法,对该模型的传输几率进行分析计算,并建立验证模型,对计算结果进行验证。结果对于所选择的翅片管式热沉,其平面阵列的传输几率为0.030 116 4,柱面阵列的传输几率为0.017 988 6。结论蒙特卡罗方法可以用于计算一定结构的翅片管式热沉的传输几率。通过传输几率的计算,可以将热沉等效为具有相应传输几率的可透射平面,从而在保证模拟精度的同时大大简化模拟计算强度,提高计算效率。     

大型综合气候实验室基础环境模拟系统设计

目的设计出一套适用于大型综合气候实验室的基础环境模拟系统,用于实现温度和湿度等基础环境。方法通过分析实验室功能和热负荷,并综合考虑国外气候实验室的设计特点,提出基础环境模拟系统总体方案,该系统由复叠制冷系统、载冷载热系统、循环风系统、新风系统等8个子系统组成,并完成分系统设计。结果调试结果表明,基础环境模拟系统可实现-55～74℃的温度环境及RH为5%～95%的湿度环境,并可完全支持降雪、太阳辐射、冻雨、淋雨、吹风等特殊气候试验。结论设计出的基础环境模拟系统满足大型综合气候实验室的使用要求。     

环境实验箱气流组织与围护结构耦合传热研究

目的研究环境实验箱在升、降温过程中气流组织与围护结构的耦合传热行为,为环境实验箱制冷/加热能力的确定提供精确的设计方法。方法首先利用UC240环境实验箱搭建实验平台,测量环境箱送风口速度分布,以及升、降温过程中室内及壁面的温度曲线,然后对环境箱进行建模,以实测的送风速度、温度作为边界条件,利用CFD方法进行仿真,最后对比分析实验值与CFD仿真的结果。结果利用CFD方法计算得到的环境箱升、降温曲线与实测值吻合较好,尤其是壁面温度曲线,误差不超过4℃。送风温度可以根据蒸发器理论或加热功率和回风温度而动态地确定。结论利用CFD方法分析环境实验箱气流组织与围护结构的耦合传热是可行的,FLUENT的UDF功能可根据需要扩展,以协助设计蒸发器和控制策略。     

弹载相控阵天线系留液冷散热设计与优化分析

目的 对某相控阵天线开展散热设计与优化分析.方法 基于液冷强迫散热设计理论方法,进行某型相控阵雷达天线热设计,制定液冷散热方案.应用CFD仿真软件FloEFD建立流固耦合热仿真模型,对天线散热情况进行热仿真分析,得到该设备关键测试点的温度变化情况.结果 热仿真结果表明,整个系留测试试验中,关键监测点的最高温度在允许的工作温度范围内;每个系留测试周期中存在散热冗余时间.结论 热仿真分析表明,该设备制定的热设计方案可以满足使用要求,并为设备的设计改进和测试方案的优化提供指导和建议.     

基于MATLAB的间歇运行医院病房风机盘管选型分析

采用MATLAB建立了房间温度仿真模型和风机盘管模型,实验验证了模型的正确性,模拟分析了风机盘管分别按照1.0、1.1、1.2、1.3、1.4负荷附加系数选型时,房间在不同负荷条件下开机后的室温变化规律,并针对病房风机盘管间歇运行的特点,提出病房部分负荷运行时间较少时,风机盘管选型的负荷附加系数宜控制在1.1¹.2之间,部分负荷运行时间较多时可不考虑负荷附加系数。     

冲压发动机热结构振动环境预示研究

目的研究脉动压力作用下冲压发动机燃烧室热结构振动环境预示方法。方法建立发动机结构的力学模型,同时开展相应的常温和热模态试验,对有限元模型进行对比、修正,以最终得到的力学模型为基础,分段对发动机结构施加脉动压力,完成冲压发动机脉动压力作用下热振动响应计算,并与试验结果进行对比分析。结果预示结果与试验结果基本相符,验证了所采用的冲压发动机振动响应分析方法和技术途径的可行性和正确性。结论这种热-结构分析方法可用于冲压发动机振动环境预示,同时也可用于优化发动机结构设计,对飞行器研制初期环境预示及结构设计工作具有重要的工程应用价值。     

基于微分代数方法的生物除磷模型参数结构可识别性研究

通过将微分代数方法应用于异养菌生长Monod模型和生物除磷亚模型参数结构可识别性研究,探讨了该方法的适用性.结果表明,本研究提出的算法计算过程清晰、系统化,可以实现计算机编程自动运算;在文献中方法很难进行生物除磷亚模型参数结构可识别性研究时,采用本算法也能得出结果.本研究为活性污泥模型参数结构可识别性研究提供新的方法,并对除磷过程参数估计优化实验的设计有重要的指导意义.     

汽车环境风洞设计概述

为了模拟真实的自然环境进行整车试验,汽车环境风洞是必不可少的试验手段。简述了汽车环境风洞的整体设计概念,并对最重要的空气动力学和环境模拟系统的设计进行了较为细致的论述。风洞流道不同部件均有独特的作用,各个部件的协同设计会带来优秀的空气动力学性能。环境模拟系统的设计考虑到了风洞设备和实验的热负荷,以及风洞升降温速率的要求,保证制冷能力能够满足汽车环境实验工况的要求,并且配备了道路、阳光、雨雪等自然环境的模拟设备。环境风洞不同部件发挥各自的功能,可以带来优秀的空气动力学和热力学能力。通过多方面的综合设计,汽车环境风洞可以非常好地模拟自然的环境条件,进而进行整车实验。     

不确定性条件下地下水污染监测井网优化设计——基于XGBoost替代模型

在地下水污染监测井网优化设计中,应用模拟优化方法时客观存在的模型参数不确定性往往会影响到设计监测井网的可靠性.针对该问题,重点考虑了渗透系数和污染源释放强度的不确定性,应用模拟优化方法和蒙特卡罗方法求解上述不确定性参数影响下的最优监测井布设方案.为缓解蒙特卡罗方法多次调用模拟模型所产生的巨大计算负荷,本研究建立了XGBoost替代模型,代替模拟模型与优化模型进行耦合.为提高监测井网对实际污染羽的监测精度,污染监测井网优化模型以监测空间矩误差极小化为优化目标.此外,本次研究还考虑了监测井网设计中污染源释放强度的动态变化过程.最后,以抚顺市某煤矸石堆放场地为基础建立假想例子,验证所提方法的有效性.结果表明:1.XGBoost能够有效近似模拟模型的输入输出关系,显著降低了计算负荷.2.空间矩能够有效评估监测井网插值污染羽和实际污染羽的逼近程度,优化设计后的监测井网能够较为准确地捕捉到实际污染羽的状态.3.模拟优化方法结合蒙特卡罗方法能有效求解不确定性条件下最优监测井网的设计问题.本文为地下水污染监测井网设计提供了一种稳定可靠的方法.     

车用发动机热平衡研究进展与展望

以发动机热量分配、热负荷及冷却系统智能控制为切入点,综述了车用发动机热平衡研究的现状,并探讨了进一步的发展方向。指出针对我国特殊的高原环境,进行极端工作环境下热量分配变化规律的研究、发动机热平衡模拟试验技术研究、开展高原环境柴油机冷却系统智能控制研究,以最优化匹配散热需求是未来发动机热平衡研究的方向。     

军用飞机实验室气候环境试验项目分析

为了对军用飞机实验室气候环境试验进行项目规划,分析了国内外军用装备环境试验标准对军用飞机气候试验的适用性,得到了针对军用飞机的标准要求试验项目。通过对国内外相关文献的分析挖掘,分析了美国麦金利气候实验室可以开展的全机试验项目,并探讨了美军第四代战机进行的气候试验项目。根据以上结果,结合相关设计原则,给出了军用飞机实验室气候环境试验的具体规划,以及试验顺序,规划结果可以为将来国内军用飞机气候试验项目规划提供参考。     

多因素综合海洋气候环境模拟加速试验箱研制

目的 研制一种多因素综合海洋气候环境模拟加速试验箱,主要用于沿海、海岛和舰面大气使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性评价。方法 通过需求、现状和海洋气候特征分析,提出气候类型模拟的新思路。通过总体和模块设计、集成制造,研制多因素综合海洋气候环境模拟加速试验箱,设计试验谱,开展试验验证,考核技术指标的符合性,并评价相关性和加速性。结果 解决了盐雾对光照条件的干扰、盐晶积聚等难题,研制了同时施加光照、盐雾、温度、湿度和风速5因素的多因素综合海洋气候环境模拟加速试验箱,编制了5因素综合海洋气候模拟加速试验谱。结论 与万宁站户外暴露试验结果相比,多因素综合海洋气候环境模拟加速试验技术评价金属腐蚀质量损失、工程塑料拉伸强度、有机涂层光泽色差等关键性能指标变化具有良好的相关性和高的加速性。     

间接制冷换热器除霜方案研究

目的对以载冷剂为冷媒,用于极端低温气候环境实验室的换热器的除霜问题进行研究,获得可行的除霜设计方案。方法从抑霜和融霜两个方面出发,设计包含变片距结霜换热器的内融霜和外融霜两种除霜方案,并搭建实验台对除霜方案进行实验研究。结果变片距结霜换热器迎风面结霜严重,背风面轻度结霜,内融霜可在3.5 min完成,而外融霜需要2倍的时间。内融霜结束后继续加热换热器,并配合新风置换可在20 min内除去化霜后的附着水。结论变片距结霜换热器能够有效对来流空气进行预除湿,抑制主换热器结霜,内融霜效果最好且目前以蒸汽为热源、内融霜为主、新风吹扫为辅的除霜系统已应用于大型气候环境实验室。     

大型气候环境实验室上部运输系统的方案设计

目的设计出满足气候环境实验室的上部运输系统。方法根据国内外实验室上部运输系统的设计经验,结合实际使用情况,设计出满足实验室使用条件的上部运输系统方案。结果设计出的上部运输系统直接参与各环境试验的运输、吊装工作,满足气候实验室的环境条件,且具有安全可靠、便于操作维护等特点。结论设计出的上部运输系统满足气候环境实验室的使用要求。