不同工质下热力学排气系统的压力控制及运行特性

以低温贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m~3低温贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76W/m~2为例,计算了不同贮存工质(液氢、液氮、液氧)下贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,相同漏热率下液氢贮箱的气枕升压速率远大于相同充注率下的液氮和液氧贮箱升压速率;TVS运行后三种工质贮箱压力均可有效地控制在165.5~172.4kPa范围内。对比了不同工质热力学排气系统的运行周期、运行时间及排气量等关键参数,同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。     

低温液氮贮箱静置增压及放气特性分析

由于外部漏热的影响,静置时低温贮箱内的气枕压力会逐渐升高,压力升高相应地会改变贮箱内气相空间的温度分布。文中对低温液氮贮箱进行了静置增压过程实验,结果表明:增压所耗时间随气枕压力升高而增大,气相空间垂直方向各温度在实验压力范围内也相应升高;低温贮箱在不同的气枕压力下进行了放气过程实验,并对泄压过程中气体流量随气枕压力的变化进行了分析。     

低温液体贮箱蒸发率影响因素研究

理论分析了低温贮箱的热性能,计算并对比了低温贮箱各部分漏热情况。通过在静置状态下的蒸发率实验,测量了一定时间内的低温液体蒸发量,以此计算了液氮工质的蒸发率以及外部总漏热量,并与计算值进行了对比。通过制冷机降低贮箱内气相温度,结果表明,气枕压力及蒸发率随气相空间温度减小能够有效降低。     

充注率及氦气增压对低温贮箱热分层特性影响

为了揭示低温推进剂贮箱的增压规律和热分层特性,在以液氮为贮存介质的低温流体高效贮存平台上,进行了不同充注率下的贮箱自增压及氦气增压实验。得到充注率分别为35%,50%和65%时的贮箱增压速率分别为7.54 kPa·h~(-1),13.02 kPa·h~(-1)和28.26 kPa·h~(-1).获得了达到相同压力水平时各自充注率对应的温度分布,分析了不同充注率时贮箱温度梯度的变化规律。最后使用常温氦气作为增压气体,将贮箱充注率为50%的贮箱分别增压到180 kPa,380 kPa和580kPa,分析了氦气充注过程及达到不同压力水平时贮箱内温度分布变化规律.     

低温燃料贮箱热力学排气系统优化分析与性能研究

介绍了热力学排气系统(TVS)对于未来深空探测事业的重要意义,总结了TVS技术的研究进展。针对套管式换热器,以换热量、换热器内外管出口温差和排气侧压力损失为评价指标,进行多组变工况计算,给出了优化换热器性能的思路与方向。通过一维计算得到了TVS对低温液氢贮箱压力控制的作用效果,计算结果表明:地面工况下TVS能有效控制贮箱压力在设定范围内变化;而在微重力条件下,壁面滞留的液体导致贮箱压力低于控制下限,压力循环周期明显增长。     

新型被动在轨非连接支撑研究现状

支撑结构是低温贮箱及飞行器杜瓦瓶的关键部件,对低温燃料液体的承装及其漏热有重要影响。文中阐述了低温绝热支撑近几年的研究进展,针对新型被动在轨非连接支撑(简称PODS),就其结构、材料及其他相关问题进行了分析。随着新型被动在轨非连接支撑研究的深入,其在空间及工业低温贮箱领域将会获得广泛应用。     

TVS系统压力控制运行模式分析

对采用热力学排气技术的低温液体高效贮存系统进行了结构和原理介绍,据此对低温贮箱的压力控制运行方式进行了分析。运行方式主要分为排气模式、混合模式和双重模式,对每种运行模式从结构和运行原理进行了介绍,并从缺陷和优点两方面进行了总结。对混合模式和双重模式下的压力控制技术,结合了实验案例进行剖析。通常会根据贮箱内压力等参数变化而采取几种模式的组合开展实验。     

低温液氮贮箱增压性能及热分层研究北大核心

对以液氮为工质的低温贮箱进行了增压实验,气枕压力分别从常压增压至1.93bar、1.53bar、1.21bar,由于实验过程中液位的变化影响,增压速率依次略有下降。建立了贮箱增压数值模型,对1.93bar增压过程进行了模拟分析并与实验值进行了对比。对三组增压实验过程中液氮表面的温度分层情况进行了研究,结果表明液相温度分层主要存在于液氮表面,并且温度分层情况受气枕压力的影响明显,液相主流温度区几乎不随气枕压力变化。     

低温液氮贮箱增压性能及热分层研究

对以液氮为工质的低温贮箱进行了增压实验,气枕压力分别从常压增压至1.93bar、1.53bar、1.21bar,由于实验过程中液位的变化影响,增压速率依次略有下降。建立了贮箱增压数值模型,对1.93bar增压过程进行了模拟分析并与实验值进行了对比。对三组增压实验过程中液氮表面的温度分层情况进行了研究,结果表明液相温度分层主要存在于液氮表面,并且温度分层情况受气枕压力的影响明显,液相主流温度区几乎不随气枕压力变化。     

火箭低温液体推进剂增压系统数学模型

针对火箭低温液体推进剂增压系统建立了数学模型,目的是为获得满足工程精度要求的飞行期间贮箱内气相空间的压力、温度以及贮箱壁壁温的变化规律.数学模型被证明有较好的计算精度,且模型能适应不同种类的增压气体,甚至混合型增压气体,能适应加注后停放期间和飞行期间的计算.     

表面辐射热损失对微重力静止环境下火焰传播特性的影响

采用数值模拟方法研究了静止微重力环境中,表面辐射热损失对燃料表面火焰传播特性的影响以及表面辐射和压力对火焰传播特性的共同影响。结果表明,随着表面辐射增大,火焰传播速度减小,在考虑表面辐射后,随着压力的增大,火焰传播速度增大。采用无量纲参数分析了表面辐射对火焰传播速度的影响,进一步阐明了微重力环境下的火焰传播机理。     

Freezing and melting of 3D complex plasma structures under microgravity conditions driven by neutral gas pressure manipulation

Freezing and melting of large three-dimensional complex plasmas under microgravity conditions is investigated. The neutral gas pressure is used as a control parameter to trigger the phase changes: Complex plasma freezes (melts) by decreasing (increasing) the pressure. The evolution of complex plasma structural properties upon pressure variation is studied. Theoretical estimates allow us to identify the main factors responsible for the observed behavior.     

弱浮力下导线绝缘层着火先期特性的研究

本文在低压弱浮力环境中模拟了微重力过载电流时导线绝缘层的着火先期过程,研究了压力对绝缘层着火先期特性的影响。结果表明,2 A时,绝缘层的温升率和最终平衡温度随压力降低而不断增大,模拟出了微重力下绝缘层的温升特性;10 A时,随着压力降低,绝缘层存在三种破坏机制;在不同区域压力对着火延迟时间的影响不同。最后,提高环境氧气浓度修正了低压对化学反应速率的抑制。结果表明,当压力在一定范围内降低时,随着氧气浓度的提高,绝缘层的着火极限范围拓宽,着火延迟时间缩短,可以初步模拟微重力下绝缘层的着火先期过程。     

低压下导线绝缘层着火先期征兆研究

导线绝缘层的过热以及由此发生的着火和燃烧是载人航天飞行器中引起火灾的主要原因.研究微重力下导线绝缘层的可燃性对于预防飞船中火灾的发生有重要意义.本文利用功能模拟的试验方法,研究了不同环境压力和导线通电电流下,导线线芯直径以及导线捆绑数量对绝缘层表面的平衡温度及升温速率的影响.研究结果为实践8号卫星搭载实验工况的选择提供了依据,同时对于导线绝缘层先期着火征兆研究有实际意义.     

CAES离心压缩机可调扩压器调节规律研究

离心压缩机是压缩空气储能系统中关键设备之一,需具备在较宽流量、压力范围内高负荷高效率运行的能力。作为一种变工况调节技术,可调扩压器可以扩大压缩机工作流量范围,改善气动性能。因此,本文以某压缩空气储能系统用离心压缩机为研究对象,通过数值计算方法研究了可调扩压器调节时压缩机性能变化规律。结果表明采用可调扩压器可以有效拓宽压缩机运行特性,工作流量范围扩大44%,压比范围扩大25%.此后,本文采用Kriging模型获得了压缩机综合性能曲线图和不同储能工况需求下扩压器的调节方案及规律,为压缩空气储能系统离心压缩机变工况主动控制提供了依据。     

小型高真空多层绝热杜瓦日蒸发率性能研究

日蒸发率是评价高真空多层绝热杜瓦保冷性能最重要的技术参数。该文对日蒸发率的影响因素进行了总结,重点介绍了储存压力和环境温度对日蒸发率的影响。以充满率为90%的210L小型杜瓦为例,测试了日蒸发率的变化规律。结果表明,杜瓦的日蒸发率与储存压力成正比,同时日蒸发率的波动随着储存压力的升高而增大,且环境温度对日蒸发率的影响出现延迟。     

贮箱漏率正压检测方法

氦质谱检漏技术是目前国内外应用较多的一种先进的检漏技术。"贮箱漏率正压检测方法"是为适应航天贮箱结构复杂、漏率要求严格等特点而开发的一种氦质谱检漏方法。被检容器充正压,外部集气容器保持常压或抽成真空,实现正压差累积法检漏和压力真空检漏,消除了人为及环境因素影响,具有检测效率高、结果精确、安全可靠等优点。经测算该检测方法较传统方法可降低成本30%。     

微重力环境利用

文章阐述了微重力条件下的流体物理基本现象的研究,包括流体和体积输运,扩散与质量输运,毛细与润湿、固化、成核与过冷、临界现象以及学科的相关性。继之,简要介绍了微重力实际应用,包括：太空材料加工,各咱晶体生长,金属与合金、复合材料、玻璃等加工工艺;燃烧与微重力问题;生命科学中微重力利用问题（另文发表）。其间,顺便讨论了航天技术发展对微重力科学的推进与限制,针对我国卫星应用这个课题,以理论联系实际的方法进行分析评价。该文是对《微重力实验环境》一文（见１９９８年第７期《物理》）的补充。     

Image of a gaseous discharge in microgravity

The electrode gap length of a gaseous discharge in a low-pressure 1 g environment is compared with its length in a low-pressure microgravity environment for pressures ranging from 30 kPa to atmospheric pressure. The maximum gap length obtained is measured for both conditions using three separate gases. Video images of the discharge in microgravity make apparent both the lack of gravity-induced convection, which gives rise to the arching of the 1 g discharge, and the increase in gap length     

太阳能LED路灯智能控制系统电力控制与负载驱动

实现了太阳能LED路灯综合控制系统中太阳能逆变、蓄电池充电、LED照明组件驱动子系统控制方案与电路设计,并对相关技术进行了分析。逆变子系统采用DC/DC升压与DC/AC逆变分段控制,DC/DC段采用最大功率跟踪(MPPT)稳定输出直流,DC/AC段采用电压外环电流内环控制并结合无功功率检测反馈和电流前馈控制的综合控制技术。蓄电池充电子系统采用分段充电策略与控制技术来保证电池组充分充电,避免蓄电池被过充以确保蓄电池能够长周期稳定工作。最后通过对各种白光LED驱动方案的比较,确定了白光LED最佳驱动方案为恒电流驱动脉宽调制(PWM)控制亮度。