兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、中山大學(xué)博士學(xué)位論文兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模擬與實(shí)驗(yàn)研究姓名：莫冬傳申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：物理化學(xué)指導(dǎo)教師：呂樹(shù)申20100610莫冬傳：兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模擬與實(shí)驗(yàn)研究論文接著針對(duì)某機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)的兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)進(jìn)行研究，該兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)稱(chēng)硅微條探測(cè)器熱控系統(tǒng)(TrackerThermalControlSystem，TTCS)，采用二氧化碳(C02)為工質(zhì)，為將在國(guó)際空間站上運(yùn)行的阿爾法磁譜儀(AlphaMa

2、gneticSpectrometer2，AMS2)的硅微條探測(cè)器提供精密溫度控制。主要根據(jù)TTCS的系統(tǒng)特點(diǎn)分析其工作原理、建立其動(dòng)態(tài)模型，并使用SINDA／FLUlNT進(jìn)行求解。所建模型中的一些重要參數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)修正。對(duì)比蒸發(fā)器內(nèi)的兩相二氧化碳的壓降，修正Lockhart&Martinelli的壓降關(guān)聯(lián)式中的系數(shù)C，使之可以適用于接近超臨界的二氧化碳的壓降計(jì)算。利用所建立的TTCS的SINDA／FLUINT模型，對(duì)TTCS的優(yōu)化設(shè)計(jì)提

3、出一系列建議。主要包括：(1)通過(guò)數(shù)值模擬方法，對(duì)二氧化碳、丙烯和氨三種工質(zhì)應(yīng)用于TTCS進(jìn)行了研究。如果能解決某些冷工況下工質(zhì)流經(jīng)輻射器時(shí)的凍結(jié)問(wèn)題，二氧化碳是目前的最佳選擇。(2)對(duì)TTCS的儲(chǔ)液器的控溫方式進(jìn)行了數(shù)值模擬，提供了優(yōu)選方案。(3)對(duì)TTCS在極冷和極熱軌道運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論并提供了解決方案，對(duì)雙輻射器的流量自調(diào)節(jié)特性進(jìn)行了探討。論文最后建立了兩相環(huán)路熱控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模型。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真(半實(shí)物仿真)與普通動(dòng)

4、態(tài)仿真的區(qū)別是，前者需要采用實(shí)時(shí)仿真算法使系統(tǒng)各部件同步運(yùn)轉(zhuǎn)而后者無(wú)此要求。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真能起到連接數(shù)值模擬的虛擬世界與具體對(duì)象所在的真實(shí)世界的作用，在航空航天領(lǐng)域和現(xiàn)代工業(yè)有著非常重要的地位。所建立的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模型借助Matlab／Simulink生成可實(shí)時(shí)運(yùn)行的代碼，用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)仿真。將TTCS的Simulink模型與實(shí)驗(yàn)及模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，吻合得較好，可用于進(jìn)一步的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析；論文利用這個(gè)模型討論了TTCS儲(chǔ)液器和回路的耦合關(guān)系。此