摘要：空间环境模拟试验是检验航天器可靠性的重要手段,低温环境下航天器的温度分布以及热变形特性是进行试验参数设计的重要依据。以典型的抛物面薄壁结构为对象,分析其在常压低温空间环境模拟试验系统中的热平衡特性,建立其在不同热流密度、导热系数以及辐射系数下的传热模型。通过数值模拟定量获得抛物面结构的体平均温度、面平均温度和温度标准差等关键温度特性参数,分析不同传热形式对传热量和温度均匀性的影响。结果表明,当施加于表面的热流密度从0 W·m^(-2)增加到1500 W·m^(-2)时,抛物面结构的体平均温度升高30 K,表面温度标准差增加至1.5 K,抛物面所受气流总压力减小2.4 N,温度呈中心对称分布;当等效导热系数从20 W·m^(-1)·K^(-1)增加到200 W·m^(-1)·K^(-1)时,抛物面结构的体积平均温度升高2.8 K;辐射系数对表面温度标准差的影响较小,但会影响表面对流传热的热量传递方向。

摘要：为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1%,柱体温度不均匀度降幅提升38.3%,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少2.3%,柱体温度不均匀度降幅提升57.5%,同时降低了柱体面温度不均匀度。