泵辅助毛细相变回路的simulink仿真及优化

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1、分类号学号M201371032学校代码10487密级硕士学位论文泵辅助毛细相变回路的Simulink仿真及优化学位申请人：李佳玉学科专业：动力工程指导教师：刘伟教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationofPump-assistedCapillaryPhaseChangeLoopwithMatlab/SimulinkCandidate:LiJiayuMajor:PowerEngineeri

2、ngSupervisor:Prof.LiuWeiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家

3、有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月本文得到国家自然科学基金资助（No.51276071）华中科技大学硕士学位论文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(LoopHeatPipe,LHP)相比，泵辅助毛细相变回路添加了微泵，并将蒸

4、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

5、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2中无温度波动现象，在热负荷为100W(10.4W/cm)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6

6、0℃)；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。关键字：泵辅助，相变，传热，Matlab/Simulink，数值计算，仿真模型I华中科技大学硕士学位论文AbstractPump-assistedcapillaryph

7、asechangeloopisaneffectiveandefficienttwo-phaseheattransferdevicewithbothaggressiveandpassivedrivenpower.Comparedwithloopheatpipe(LHP),pump-assistedcapillaryphasechangeloophassomeadditionalcomponentswhichar