加速度作用下环路热管工作特性实验

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1、2015年1月北京航空航天大学学报January2015第41卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．1http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．enDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0049加速度作用下环路热管工作特性实验谢永奇“，于印1，解立壶1，高红霞1，余建祖2(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2．北京航空

2、航天大学人机工效与环境控制国防重点学科实验室，北京100191)摘要：针对单储液器环路热管在过载加速度作用下可能出现的温度波动甚至无法运行的问题，基于恒加速度离心机系统，建立了双储液器环路热管(DCCLHP)工作特性实验台，实验研究了双储液器环路热管在重力场稳定运行后再施加过载加速度时的工作特性，分析了不同加热功率、不同加速度大小和方向对其运行性能的影响．结果表明，双储液器环路热管在加速度为79时仍可达到稳定工作状态，加速度作用导致其稳定运行温度低于地面重力场的温度，且随加热功率和加速度不同，运行

3、温度降低程度不同；加速度方向沿储液器2指向储液器1时其达到稳定状态所需时间比其反方向时更短．实验还观察到了加速度作用下冷凝器出口和液体管线出口温度波动现象．关键词：环路热管；加速度场；双储液器；工作特性；实验中图分类号：TBl31文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)01．0038m7随着电子技术的不断发展，大功率、高集成度电子设备在航空航天领域获得了越来越广泛的应用，由此产生的大散热量、高局部热流使得电子设备的热管理成为突出的问题⋯．传统的冷却技术已难以满足其散热要求，环路热管(

4、LHP)技术为这一问题的解决提供了有效手段uz。-．作为一种高效两相传热装置，环路热管以传输热量大、输送距离远、传热效率高、重量轻、反重力能力强和无需外加动力装置等特点，在航天器热控制领域获得了广泛应用H41．飞行器在做机动飞行时，机载电子设备往往承受来自各个方向、不同大小的过载加速度作用，在这种加速度场中，LHP的工作特性会发生变化．国外针对常规单储液器LHP在过载加速度环境中的工作性能进行了一些研究，Ku等"1o针对氨工质的小型LHP在变加速度力载荷作用下的启动特性和工作性能进行了实验研究，离

5、心加速度范围为1．29～4．89(g=9．8m／s2)，所有实验工况下LHP均可以启动和工作，但是加速度导致了LHP温度振荡现象．Fleming等¨1针对工质为水的LHP进行了重力场和加速度场下工作性能实验，在09～109变加速度和100～400W热载荷下LHP出现了烧干现象．Yerkes等∽1针对正弦周期性加速度环境下LHP的瞬态工作性能进行了研究，实验发现某些情况下过载加速度导致了LHP运行失败．双储液器环路热管是在常规单储液器LHP基础上提出的，它在常规LHP蒸发器两端布置两个储液器，使其在

6、飞行器以任何姿态飞行时都能对毛细芯有效供液，以解决运行姿态受限问题¨⋯．目前，针对DCCLHP的研究进展较为缓慢，收稿日期：20144)1-23；录用日期：20144)4-22；网络出版时间：20144)5-2717：06网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／lO．13700／j．bh．1001-5965．2014．0049．html基金项目：中央高校基本科研业务费资助项目(YwF．14．HKXY4)19)+通讯作者：谢永奇(1979一)，男，河南杞县人，讲师，xyq@buaa

7、．edu．cn，主要研究方向为强化传热、电子设备热设计引用格式：谢永奇，于印，解立矗，等．加速度作用下环路熟管工作特性实验ⅣJ．北京航空航天大学学报，2015，41fJ)：38．44．XieYQ，YuY，XieLY，eta1．Experimentalinvestigationonoperationalperformanceof10019heatpipeSUbjeeredtoaccelerationforce【11．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsand

8、Astronautics．2015，41(1)：38-44(inChinese)．第1期谢永奇，等：加速度作用下环路热管工作特性实验39早期俄罗斯国家科学院热物理研究所曾为美国空军实验室(AFRL)设计了一套双储液器环路热管，并且通过实验验证了其在不同姿态和加速度环境下均能运行的能力¨1‘坦】．中国空间技术研究院的张红星等¨3

9、、北京航空航天大学的林贵平等¨44刮针对DCCLHP进行了大量的研究，开展了不同蒸发器和储液器姿态下DCCLHP控温规律、工作特性、温度迟滞、温度波动以及可