载人航天器并联热网络系统的优化分析

为减小载人航天器热控、环控生保系统中并联热网络系统的质量 ,在一定的简化和假设的基础上 ,建立热网络流动与换热的物理和数学模型。以系统总换热面积最小为优化目标函数 ,用极值有理法求解 ,得到最佳冷媒流量分配率随各热组件效能的变化关系。热组件效能大 ,其冷媒流量分配率就大 ,效能小 ,则其流量分配率就小 ,且热组件的效能总小于其流量分配率。研究结果为航天器工程中并联热网络的轻量化设计提供了一些理论依据     

一种新型高效、环保热泵技术——跨临界CO_2热泵

随着我国对环境保护的重视,采用常规制冷剂的热泵机组面临着淘汰和替换。采用自然工质CO_2作为制冷剂的跨临界CO_2热泵机组,因其具有高效、节能、环保等特点被广泛的应用和推广。阐述了跨临界CO_2热泵技术国内外研究现状及工作原理,并介绍了跨临界CO_2热泵技术的应用情况。     

航天器热控回路的质量全局优化

为了减小载人航天器热控和环境控制生命保障系统的质量 ,在建立的单回路和内外耦合回路流动换热和质量构成的物理数学模型基础上 ,对系统进行了全局轻量化的计算和分析。结果表明 :系统质量全局优化结果不同于其局部优化结果 ;综合考虑各种影响因素 ,对系统进行的质量全局优化可以大幅度地减小单回路和内外耦合回路系统的质量     

开缝对波纹翅片传热的影响及场协同分析

本文针对汽车换热器中的波纹翅片建立二维计算模型,运用场协同原理分析波纹翅片附近流动及传热情况,并通过二维开缝波纹翅片模型讨论开缝位置对其传热性能和流动特征的影响。数值模拟结果显示,波纹翅片各周期场协同角分布基本相同,在拐角附近存在明显的场协同恶化区域。在波纹翅片的拐角处或各半周期的1/4处开缝可改善协同,从而强化传热。此外,前密后疏或前疏后密的开缝方式不影响翅片的换热和压降情况,在开缝分布不均匀时,稀疏段开缝位置决定了翅片换热能力的相对大小。     

近临界流体微通道内流动稳定性和换热特性研究

微尺度条件下的化工、医药、传热与能源利用等系统的研究已经成为极具潜力和挑战性的课题.相应条件下流体流动和换热的分析必须考虑尺度效应所带来的系列问题.该研究采用了数值模拟方法对近临界二氧化碳流体在微尺度通道内的流动稳定性和换热特性进行了探索.研究发现,在近临界区域内由于流体较强的膨胀特性和较低的热扩散特性,在微尺度几何条件下会产生瞬态不稳定的漩涡流动.该种条件下微尺度对流换热和混合效率都得到了大幅提高.进一步,研究针对微尺度局部稳定性演化进行了机理分析并应用了参数估计,总结获得了微通道内近临界流体瞬态换热和混合的基本特性.     

微通道内近临界流体瞬态混合与换热研究

近年来,微尺度条件下功能性流体换热与流动已经成为极具潜力和挑战性的课题,在化工、医药、传热与能源利用等系统中获得广泛应用。超临界CO_2流体作为一种天然替代性环保工质,在相关细微尺度下已证明具有良好的热力学性能。本研究采用了数值计算的方法对近临界CO_2流体在微通道内流动稳定性和换热特性进行了系列的探索。研究发现,在靠近临界点的相对较宽泛的区域内,流体具有强膨胀特性和低热扩散特性,从而在微尺度条件下产生局部旋涡流动,大大促进了微尺度的混合和对流换热效率。进一步,研究针对这种微尺度局部涡动进行了机理分析,获得了微通道内近临界流体瞬态换热和超临界热膨胀效应特性。     

载人航天器SPE制氧系统性能分析

为了对载人航天器中 SPE制氧系统进行优化改进 ,根据热力学守恒定律、能量输运规律以及相关电化学理论 ,建立了系统工作过程的数学模型 ,通过数值模拟方法对系统进行了性能分析。结果表明 ,提高电解槽工作电流密度 ,不仅有利于提高电流效率和氧产量 ,也有利于减小单位产氧量的电耗 ;而提高氧、氢产品背压会对系统工作产生不利影响 ,产氧量下降 ,且单位产氧量的电耗升高 ;工作温度的提高 ,既有正面影响 ,如理论分解电压下降 ,单耗减小 ,也有负面影响 ,如造成电流效率降低 ,产氧量下降。研究结果对载人航天器中水电解制氧系统的设计及运行有一定指导意义。     

弓形折流板开孔位置的数值模拟研究

在相同的开孔面积和开孔数目前提下,本文数值研究在开孔位置不同时圆缺高度为0.2D(D为折流板直径)的单弓型折流板换热器的壳程换热与流动阻力问题。数值结果表明:在折流板压强高的“高压区”,均匀地开孔对减小换热器壳程压降效果更好,其综合换热性能的性能评价因子E值也更好;在壳程入口速度为0.1m/s时,通过改变开孔位置,壳程压降可优化3%左右。     

载人航天器环控生保系统热网络质量的优化

为减小载人航天器中环控生保系统质量 ,利用网络分析原理 ,系统地研究了由气、液流体回路所构成流动和热网络的质量组成特性。建立此网络流动、传热及质量计算的物理模型和数学模型 ,以其中辐射散热器表面平均温度为优化搜寻决策变量 ,优化计算网络系统质量。对系统质量的一些影响因素分析结果表明 ,以辐射散热器表面平均温度为决策变量优化计算网络系统质量的方法可以大大减小系统的质量 ;流动和热网络系统中存在最佳管径和最佳的热组件布局方式 ,对应系统质量最小。研究表明 ,全面考虑各因素与网络系统质量之间的密切联系 ,求得最佳值后 ,能使系统总质量最小     

LNG冷能发电朗肯循环工质研究

选取了R290(丙烷)、R1270(丙烯)、R134a(四氟乙烷)和R717(氨)四种循环工质,分析四种不同工质在蒸发温度、冷凝温度下对发电系统热效率及火用效率的影响关系。从热物性方面综合考虑,证明了丙烷应用于LNG冷能海水朗肯循环发电系统的可行性。