载人航天器舱内流场与温度场松耦合计算方法研究.pdf

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1、第36卷第2期航天返回与遥感2015年4月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING9载人航天器舱内流场与温度场松耦合计算方法研究李志杰果琳丽（中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094）摘要快速有效的舱内热环境预测分析方法及工具在载人航天器的设计中具有重要的研究地位，而预测方法的合理性、准确性及其计算速度是此类问题研究中的重点和难点。文章围绕计算流体力学（computationalfluiddynamics，CFD）数值计算方法阐述了载人航天器中导热与对流换热的耦合求解问题

2、，分析了不同的求解原理和特点。为了缓解计算速度的问题，基于航天器舱内热环境CFD数值预测方法提出了一种全新的“流场/温度场松耦合”计算方法。对比分析了此方法中温度场在不同时间步长下的计算结果，对计算步长的选取给出了合理的判定准则，同时还分析了不同时刻下设备表面对流换热系数和温度场的计算结果，结果表明文章提出的“流场/温度场松耦合”计算方法在大幅提高计算速度的同时还能在一定范围内保证计算精度，具有一定的工程应用前景和价值。关键词舱内热环境计算流体力学松耦合载人航天器中图分类号:V448.22文献标志码:A文

3、章编号:1009-8518(2015)02-0009-09DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.02.002ResearchonFluid/ThermalLooseCouplingCalculationMethodofMannedSpacecraftCabinLIZhijieGUOLinli（InstituteofMannedSpaceSystemEngineering,ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100094,China）Abs

4、tractEffectivepredictionmethodsandtoolsofcabinthermalenvironmenthavesignificantimportanceintheresearchofmannedspacecraft.Thedifficultiesoftheresearchofcabinthermalenvironmentpredictionaretherationalityandaccuracyofpredictionmethods,besides,thecomputingspe

5、edisalsooneofthemainresearchpoints.Thispapershowsthecouplingcalculationofheatconductionandheatconvectioninmannedspacecraft,whichisbasedonthenumericalcalculationmethod.Inordertoimprovethecalculationspeed,accordingtothecomputationalfluiddynamics(CFD)numeric

6、alsimulationmethod,thispaperbringsoutanew“fluid/thermalloosecoupling”calculationmethod.Differentresultsoffluiddistributionandtemperaturedistributionatdifferenttimestepsarecompared,andtheprincipleoftimestepchoosingisgivenasaresultinthispaper.Theresultsofhe

7、atconvectioncoefficientandtemperaturefieldonthesurfaceofdevicesareanalyzed,whichshowthismethodnotonlyimprovesthecalculationspeed,butalsoassurestheprecisionofresults.This“fluid/thermalloosecouplingmethod”hasprospectandvalueofengineeringapplication.Keywords

8、cabinthermalenvironment;computationalfluiddynamics;loosecoupling;mannedspacecraft收稿日期：2014-09-0910航天返回与遥感2015年第36卷0引言[1]与非载人航天器相比，载人航天器均含有密封舱，而密封舱内会有供人生存的大气存在。因此在对[2]舱内热环境进行预测分析计算时，不可避免的需要同时对流场与温度场进行耦合计算。国内外学者针对[3]此