结构参数对水升华器散热性能影响的研究

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1、第25卷第3期航天器工程V01．25No．32016年6月SPACECRAFTENGINEERING57结构参数对水升华器散热性能影响的研究刘畅苗建印何江王玉莹宁献文吕巍(北京空间飞行器总体设计部，空间热控技术北京市重点实验室，北京100094)摘要应用一维稳态导热模型，结合具有滑移效应的达西定律、气体通过小孔的流动模型，针对一套水升华器提出了稳态理论分析方法。分析了接触换热系数、排气通道面积两个关键结构参数对水升华器散热性能的影响，并开展了相关实验研究。仿真分析和实验结果表明：稳态散热量随流体回路冷板与给水腔之间接触换热系数增大而增大，接触换热系数较小时，散热量和接触换热系数呈强

2、耦合关系，在接触换热系数较大时，二者呈弱耦合关系。分析表明：散热量随排气通道面积增大而增大，且存在临界排气孔面积，排气孔面积小于临界值时，散热量随排气孔面积的增大而急剧升高，排气孔面积大于临界值时，散热量随排气孔面积的增大而几乎不变。文章研究结果可为空间水升华器的设计提供参考。关键词水升华器；接触换热系数；排气通道；散热性能中图分类号：V476．2文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．03．009ResearchonEffectsofStructureParametersonHeatDissipationofWaterSublimator

3、LIUChangMIAOJianyinHEJiangWANGYuyingNINGXianwenLYUWei(BeijingKeyLaboratoryofSpaceThermalControlTechnology，BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Basedonthemodelofone—dimensionsteady-statethermalconductance，Darcy’SLawwithslipeffectandthemodelofgasflowingthrou

4、ghahole，asteady-statetheoreticalanalysismethodofthewatersublimatorisproposed．Theeffectsofcontactheattransfercoefficientandareaofexhaustchannelonheatdissipationareanalyzed，andrelevantexperimentalstudyiscarriedout．Boththenumericalandexperimentalresultsrevealthattheheatdissipationincreaseswithinc

5、teasingcontactheattransfercoefficientbetweenthecoldplateoffluidloopandthefeedwaterchamber．Moreover，thecouplingbetweenheatdissipationandcontactheattransfercoefficientisstrongwhenthecontactheattransfercoefficientissmall，whilethecouplingisweakwhenthecontactheattransfercoefficientisbig；thereexists

6、acriticalareaofexhaustchannel．Withincreaseoftheareaofexhaustchannel。theheatdissipationincreasesrapidlywhentheareaofexhaustchannelissmallerthanthecriticalarea，otherwise，theheatdissipationhardlychanges．Theresultsofthispapercanoffersomereferenceforthedesignofspacewatersublimator．Keywords：watersub

7、limator；contactheattransfercoefficient；exhaustchannel；heatdissipation收稿日期：2016—02—25；修回日期：2016—04—12基金项目：国家自然科学基金(11472040)作者简介：刘畅，男，硕士，研究方向为航天器热控制、水升华器热控技术。Email：liuchan90918201@163．com58航天器工程25卷1引言水升华器是一种利用水工质的升华原理、以水作为消耗型介质的相变散热装置，适用