基于微元能质比的辐射器散热性能分析方法

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1、第22卷第6期航天器工程V01．22No．62013年12月SPACECRAFTENGINEERING65基于微元能质比的辐射器散热性能分析方法丰茂龙范含林黄家荣钟奇(北京空问飞行器总体设计部空间热控技术北京重点实验室，北京100094)摘要对管肋式单相流体回路辐射器的散热性能计算方法进行了研究。首先建立了管肋式辐射器传热过程数学模型及微元能质比(辐射器微元段单位质量散热能力)表达式，并采用数值求解方法得出了微元能质比随工质温度呈现二次曲线的变化规律，进而提出了以辐射器微元能质比为基础的辐射器散热性能分析方法，以神舟飞船辐射器为例进行了求解验

2、证，证明采用此方法求解辐射器散热性能有效且方便快捷，具有较强的实用性和良好的工程应用价值。关键词航天器；单相流体回路；管肋式辐射器；微元能质比；性能分析中图分类号：V11文献标志码：ADOI：10．3969几issn．1673—8748．2013．06．012ANewThermalAnalysisMethodforFin-tubeRadiatorBasedonHR／WRatioofElementsFENGMa010ngFANHanlinHUANGJiarongZHONGQi(BeijingKeyLaboratoryofSpaceThermal

3、ControlTechn0109y，BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Thepaperanalyzesfin—tuberadiator’sheattransferprocessandstudiesitssolvingmethodforheatrejectionperformance．First，thepapergetradiator’snumericalmodelandex—pressionofradiator’sheatrej

4、ection—weight(HR／W)ratioofmicro—element，basedonwhichthepaperpresentstheconvenients01vingmethodforheatrejectionperformance．Throughanalyticandnumericalmethods，thepaperpresentstherelationbetweenHR／Wratioandfluidtempera—turewhichisusedtogetaquadraticequation(HR／Wratiovsfluidtem

5、perature)andputsfor—wardthefasts01vingmethod．ThenthepaperusesthemethodtocomputeheatrejectingamountofSZ—spaceship’sradiatoratcertainconditionsandmakesvalidationwithvacuumtestsdatawhichprovesthemethod’spracticability．Thecomputingmethodcouldreducemuchtimeforradiatoranalysis，so

6、itisusefulinradiatorengineering．Keywords：spacecraft；singlephasefluid—loop；fin—tuberadiator；HR／Wratio；performanceanal—VSlS1引言单相流体回路辐射器是大型航天器最常采用的热辐射器，其在稳定性、可靠性及制造运行方面都有一定优势，技术较成熟，例如早期的空问站、航天飞机及美国的行星际探测器等都采用了这种辐射器。我国已发射的神舟系列飞船也采用了单相流体回路辐射器，因而单相流体回路辐射器具有重要的应用价值和研究意义。收稿日期：2013一

7、08一09；修回日期：2013一09一08作者简介：丰茂龙(1982一)，男，博士，从事载人航天器热控制技术研究。Ema订：991982@163．com。航天器工程22卷单相流体回路辐射器常用结构为管肋式，本身结构及工作环境复杂，因此其散热性能分析是辐射器设计的难点，常用的方法是通过热试验或仿真分析来确定散热性能。中国空间技术研究院总体部在流体回路热控系统层面做了一些分析研究工作口1；南京航空航天大学和清华大学也对流体回路辐射器的微元散热过程进行过一些分析研究口剞；国外对管肋式辐射器进行了大量研究工作H。5]。就国内外调研结果看，国内外的辐射

8、器散热性能求解方法均为复杂的划分有限元网格的数值求解法，计算过程较复杂，且存在一定难度，不适于工程应用。本文提出了基于辐射器能质比的散热性能计算方法(辐射器能质比是