摘要：本文提出了一种射流式微通道热沉用以解决高热流密度热点散热问题。以氨为工质,开展流动沸腾实验,研究对比了微通道与驻点区结构对热沉性能的影响。优化所得的“四周针肋+中心多圆锥”热沉在1 mm×6 mm热点区域752 W·cm^(-2)的热负载下,可维持热源加热面温度低于57.1℃,对应热阻0.69 K·W^(-1),压损5.1 k Pa。针对优选热沉开展的串联实验研究表明,上游热沉热负载的改变会导致下游热沉入口干度变化,进而影响其流动换热性能。

摘要：过冷水滴撞击特性计算是飞机结冰冰形预测与防除冰系统性能分析的基础,常用方法为欧拉法与拉格朗日法,2种方法的结果通常是一致的,但在某些部件上会出现差异。通过对欧拉法与拉格朗日法进行比较,分析2种方法结果的异同,进而讨论欧拉法对于飞机结冰中水滴撞击特性计算的准确性。以NACA 0012翼型、冰风洞风道、S形进气道与发动机气膜帽罩为对象,采用欧拉法与拉格朗日法计算获得水滴运动及局部水收集系数。结果表明:当水滴运动未受到上游效应影响时,欧拉法与拉格朗日法的结果一致;当水滴发生偏转后,欧拉法速度的单一性使水滴流线不能相交,而拉格朗日法能捕捉水滴轨迹的交叉,导致2种方法的预测产生差异,且欧拉法结果与水滴不碰撞及聚并的假设存在冲突;水滴在上游部件空气绕流或气流吹袭作用下都会发生偏转,使得欧拉法与拉格朗日法得到的下游表面水收集系数不相符,欧拉法对于S形进气道与发动机气膜帽罩的水滴运动及撞击特性计算存在误差。研究成果对飞机结冰冰形的准确预测及防除冰系统的设计有重要参考价值。

摘要：高效的热管理系统能极大提高电池使用寿命并保证电池安全运行。为提高能源利用效率,针对动力电池组散热问题设计了基于相变材料的被动式热管理系统。采用泡沫铜/石蜡构成复合相变材料以提高石蜡的导热性能,并对复合相变材料导热性能进了测试。通过改变孔隙率、加热功率及环境温度,对不同工况下基于复合相变材料的热管理系统性能进行了实验研究。实验结果表明,泡沫铜孔隙率分别为96%、95%以及93%的复合相变材料的热导率分别是纯石蜡的14.2倍、19.2倍和25.4倍。基于复合相变材料的热管理系统能显著降低热源温度,其冷却性能优于自然对流风冷热管理系统。当热源发热量及环境温度为定值,相同结构复合相变材料下,泡沫铜孔隙率越低,热管理系统性能越好。基于复合相变材料的热管理系统能显著减小由于加热功率和环境温度变化导致的温度波动,提高了热源温度稳定性。

摘要：氮气为直升机灭火瓶内灭火剂的快速释放提供驱动力,确定氮气充填量和气相空间氮气的摩尔比例,是直升机动力舱灭火系统设计中的关键问题之一。基于PengRobinson(PR)状态方程和Wong-Sandler(WS)混合规则,提出了一种灭火瓶氮气充填量预测方法,针对Halon301和HFC-227ea的不同充装工况,通过3层迭代计算确定氮气充填量,与试验和文献结果进行了对比,并分析了灭火瓶内压强和氮气摩尔比例随温度的变化情况。结果表明:对Halon1301充填1/2灭火瓶的试验工况,氮气充填量计算值的平均误差约为4.7%;对充填2/3试验工况,平均误差约为1.1%,计算结果优于PROFISSY和HFLOW软件计算结果。对HFC-227ea充填1/2灭火瓶和2/3灭火瓶工况的平均误差分别为4.3%和2.3%,与PROFISSY软件的计算精度相当。该方法可以用于机载灭火系统工程设计。

摘要：成功研制开发了一种用于在高温环境下对人体进行降温的便携式微环境制冷系统,以解决直升机、军用车辆等乘员在高温环境下的热应激问题。该冷却系统采用蒸气压缩循环,以R134a为制冷工质,外型尺寸仅为190mm×190mm×100mm,重量为2.75kg,采用锂电池或直流电源供电。该系统使用了全新的微型直流调速压缩机和以脉宽调制模式工作的微型电子膨胀阀(EXV)。研制了微型微通道板翅式蒸发器,并设计了全铝钎焊微通道平行流式冷凝器。通过采用以上微型、高效部件,成功实现了蒸气压缩循环制冷的微型化和实用化。对该微环境冷却系统进行了定容量和变容量性能实验,研究了制冷剂充注量和EXV的占空比对制冷性能的影响。实验结果表明:该微环境冷却系统在45℃环境温度、制取20℃冷水条件下,具有260 W的制冷量,可以满足单个乘员在高负荷工作条件下的冷却需求。在充注量为120g和EXV占空比为45%时,系统的制冷性能系数(COP)最高可达1.5以上。

摘要：通过向环路热管内充装定量氮气来模拟实际不凝气体的生成,考察了不同不凝气体含量、热载荷和热沉温度条件下,环路热管工作性能的变化.结果显示不凝气体对工作性能造成的不利影响体现在：取决于热载荷和热沉温度,可导致稳态工作温度升高2~10℃;在小于60W的热载荷区间或者-5℃的热沉温度条件下,不凝气体导致的不利影响更加显著;改变控温性能,产生一个故障热载荷区间;启动时间、启动温度、启动温升增大;引发温度波动现象和系统运行失效.基于特征点温度的变化特性,分析并讨论了不凝气体影响环路热管工作性能的物理机理.

摘要：采用数值模拟方法,开展了热气防冰系统结构参数对其热性能影响的研究。首先建立了不同管壁距、喷孔排数、喷口喷射角度的防冰腔结构,运用计算流体力学方法对其内部热气流动与换热进行了模拟,得到了防冰腔热效率以及热气喷射蒙皮内表面的对流传热系数的分布。结果表明:管壁距在4mm至36mm范围内增大,将降低防冰腔的热效率,并且弱化射流正对冲击表面传热性能;流量一致时,喷孔排数由3排减至2排,提高了防冰腔热效率;3排喷孔射流角度朝上表面方向旋转15°,将会提升防冰腔热效率,表明曲面曲率影响射流表面传热性能。

摘要：为模拟旋转部件复杂表面的结冰过程,开展旋转空气流场、水滴撞击,以及水膜流动结冰热力学模型研究。采用旋转坐标系进行处理,将惯性系下的周期转动边界转换为定常流动边界,求解其N-S方程,获得旋转空气流场。在此基础上,将科里奥利加速度及离心加速度引入水滴流动的控制方程,利用欧拉方法建立水滴运动撞击旋转壁面的撞击特性模型。最后,在旋转坐标系下对表面水膜的受力运动情况进行分析,建立了考虑离心力与科里奥利力影响的三维旋转表面水膜流动结冰热力学模型。以旋转圆柱为对象,进行了仿真计算,结果表明,所建立的模型对旋转部件的水滴撞击与结冰模拟是可行的,且随旋转速度的增加,水滴撞击与结冰区域的偏移更加显著。