摘要：随着空间技术发展,航天器载荷集成化程度不断提高,热控系统须对分布式、多器件的热量进行收集与排散,确保器件之间的温度一致性。此外,航天器载荷功能性能增强,须推进多载荷与平台的一体化热设计。因此,须建立针对分布式多热源的有效热收集、传输与排散方法。首先,对三种单驱动两相回路的研究现状进行了调研,单驱动模式在解决多热源散热问题时存在低干度限制、蒸发器数量限制和流量分配不均等问题,因此难以满足多热源散热需求。随后,调研了针对分布式多热源的两种双驱动两相回路技术的研究现状,总结了其技术优势。受到植物输运散热系统的启发,大树是在树根渗透压和树叶毛细力的共同作用下进行稳定的供液和散热,提出了多蒸发器“渗透压+毛细力”双驱动两相回路系统,分析了其优势:利用渗透压可提升环路热管的循环驱动力,改善系统运行稳定性、实现多个热源间流量自适应调节和消除低干度限制。最后,进行了总结及给出了未来研究建议。

摘要：针对设备或单机的差异化热控需求,航天器热控多数采取分舱设计或分区控温的方案,以实现各舱段或各区域的独立散热和控温,便于对各独立区域内设备或单机进行精准控温;但是分舱设计所需热控资源较多,各独立区域内均需独立配置主动控温功率、控温和测温通道以及热控指令等。以我国首颗全电推通信卫星为典型示例,针对平台与载荷设备的控温需求,通过分析对比分舱(或分区)控温与一体化布局热控设计所需散热面和保温加热功率的差异,从理论分析和在轨验证两方面,详细给出了一体化热控设计带来的有益效果,证明热控方案对“全电推高轨卫星大功率变轨、小功率位保”分时差异化需求的特定适用性。仅以亚太6E卫星为例,整星主散热面9.9m^(2)、载荷热耗1500W,一体化热控设计能够减少散热面需求0.5~1.0m^(2),保温加热功率能够节省600~800W。

摘要：碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径,超临界水煤制氢耦合CO_(2)/H_(2)O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现零碳排放及热量回收,冷凝分离CO_(2)/H_(2)O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO_(2)/H_(2)O混合气水平叉排管束外的冷凝换热特性,运用VOF模型、组分输运模型以及利用UDF编写的相变模型加载两相流的质量、能量和组分源项,研究了壁面液膜的形成发展过程和液滴附近流线、速度矢量、液相体积分数的分布,以及速度、蒸汽过热度和不凝气体含量对传热系数和扩散层热阻的影响。结果表明:模拟结果与实验数据相吻合,液膜热阻不随蒸汽过热度变化,但随CO_(2)摩尔分数、入口流速和总压力的升高而减小;混合气体扩散层热阻随CO_(2)摩尔分数和过热度的升高而增大,随入口流速的增大而减小;总传热系数随蒸汽过热度、入口流速和压力的升高而增大,随CO_(2)摩尔分数升高而减小,且局部冷凝传热系数与液膜厚度呈负相关,提出了一种适用于低压CO_(2)/H_(2)O冷凝传热、传质的无因次关联式。

摘要：CO_(2)捕集系统通过冷凝分离CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现工业化应用,亟需进一步吸附分离提纯CO_(2)。为高效吸附分离CO_(2)/H_(2)O,实验研究单组分CO_(2)和H_(2)O在椰壳活性炭上的吸附等温线,用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO_(2)/H_(2)O在活性炭、活性氧化铝、分子筛3A、13X的吸附穿透曲线且用经典的双组分吸附模型E-L、LRC和IAST预测混合气体中CO_(2)和H_(2)O吸附量。结果表明,Toth模型对CO_(2)等温线拟合精度最好,LBET模型对H_(2)O的拟合效果较优;LRC模型预测吸附量优于E-L和IAST两种模型。

摘要：针对亚太6E卫星构型特点,提出了一种“包带+分离弹簧”式星间连接与分离机构方案。设计了分离插头和星间包带的收纳装置,有效消除了分离插头和星间包带分离后对独立推进舱姿态的干扰。开展了分离动力学多因素敏感度分析,识别出影响分离安全性的主要因素。基于连接与分离机构的使用环境和工况,制定和实施了三级地面试验验证方案。分析和试验结果表明亚太6E卫星连接与分离机构的设计、分析和验证方法合理正确,对后续类似星间分离机构的研制具有借鉴意义。

摘要：针对某卫星随动式供电电缆在百kW级热羽流冲击下难以采用传统隔热型热防护产品的难题,文章提出采用Nomex套管进行热防护的设计方案。通过热分析计算选定了合适的Nomex套管产品;部件级、系统级发动机羽流试验验证结果表明,应用该方案可有效降低电缆温度,满足不超过200℃的防护要求,并具有50℃以上的设计余量,同时保证了电缆的热耗排散和运动功能。

摘要：受限于运载火箭的包络尺寸,航天器体装式辐射器的散热面积有限,为进一步提高大功率航天器的系统级散热能力,提出了基于单相流体回路的可展开式热辐射器的热控方案。建立热辐射器的热分析模型,通过肋参数选取、红外辐射影响分析、工质选用对比等方法,完成可展开式热辐射器的设计优化,提高辐射器的散热效率及散热能力,为可展开式热辐射器的在轨首飞应用奠定基础。结果表明,在地球同步轨道航天器的恶劣外热流条件下,单幅辐射器的散热能力可达254 W/m^(2)以上,采用多幅可展开式热辐射器的方法,可有效解决航天器散热能力不足的问题。

摘要：推进剂补加是确保光学舱在轨长寿命工作的重要功能,补加过程面临的热环境条件比以往任务恶劣,全过程热控制十分必要。针对光学舱推进剂补加过程的复杂传热新问题,建立包含压气机、液冷模块和环路热管等部件的光学舱平台集成热数学模型,进行热分析仿真研究,并开展系统级热试验。对比高温和低温2种补加条件的瞬态热分析和热试验结果,研究传热关系和温度变化规律;针对热试验中垂直热管因重力因素从不运行至运行的瞬态过程,提出一种变热导率仿真方法;提出高温补加优化设计方案并进行在轨预示。结果表明:瞬态仿真结果与试验结果吻合良好,验证了热分析方法和仿真模型的准确性和有效性;在轨补加采用压气机本体预热并启动2套环路热管,压气机的最高温度≤34.1℃,预热总功耗50 Wh,满足指标要求。研究结果对于光学舱停靠空间站期间的推进剂补加流程设计具有一定参考价值。

摘要：针对热平衡试验中难以综合模拟火面复杂多变服役热环境的困难,建立一种基于热模型相关性验证的热平衡试验方法。采用真空、低压变温自然对流和低压定温强迫对流验证相结合的方式,验证高低温条件下热分析模型的对流、导热、辐射网络系数和热容等参数,并由相关性检验后的热分析模型验证设计的正确性。结果表明,板温度高于气温11~86℃条件下(气温-91℃)的自然对流传热系数为0.19~0.57 W/(m^(2)·K),4~15 m/s风速下的强迫对流换热系数为1.24~2.4 W/(m^(2)·K)修正后的热分析模型与试验结果偏差在±3.5℃以内。该方法在不完全模拟服役热环境条件下实现航天器热设计验证,提供有效的热分析模型,已成功应用于祝融号火星车热平衡试验。

摘要：对于航天器精密控温系统,外热流的周期性波动是影响被控对象温度稳定性的主要扰动来源。文章以一个典型的航天器精密控温系统为研究对象,建立了融合空间外热流扰动、系统热设计状态和控温算法的系统统一数学模型。经简化实现模型的线性化后,采用频率响应法对系统进行分析,获得了系统稳态输出的理论解。文章从航天器热控设计实际出发,分析了各热物理参数和控制参数对系统输出温度稳定性的影响,提出了以降低外热流扰动引起的温度波动为目标的热设计和控温参数优化原则和方向。文章还以海洋盐度探测卫星综合孔径辐射计天线接收机的高稳定度控温设计为实例,展示了按照上述优化原则和思路调整热控措施和控温参数,经仿真计算对比不同参数的输出效果,最终获得理想控温效果的过程。该实例验证了文章理论解和优化设计指导思路的正确有效性。