微重力下对流换热的地面缩比-减压模拟技术

为了地面模拟空间飞行器在微重力条件下的对流换热 ,抑制自然对流 ,消除或减小重力的影响 ,研究了将缩小尺寸和减小压力相结合的缩比 -减压模拟技术 ,并通过数值计算对这一技术进行了验证。研究表明 ,缩比 -减压法可以克服缩比法和减压法在应用时的不足。不论缩小尺寸和减小压力的程度如何 ,只要缩减比相等 ,自然对流的抑制效果就相同。在工程应用中 ,对一定的原型工况 ,采用缩减比参数比采用 Gr/Re2 参数更直观 ,可以指导对地面模拟实验中合适的模型尺寸和工作压力的确定     

耗散极值原理的电热模拟实验研究

建立了具有32×16节点电阻的电热模拟装置.每个节点的4个电阻可以通过并联低阻值电阻模拟在基材中填充高导热材料.实验表明,使导热性能最优的高导热材料分布与数值模拟结果相一致,从而进一步验证了导热优化的(火积)耗散极值(最小热阻)原理.实验还证明在一般情况下导热过程的优化不宜采用最小熵产原理,因为后者属于热力学优化原理,适用于热功转换过程的优化.     

抑制自然对流的可视化实验研究

为了验证抑制自然对流的努谢尔数保持技术的正确性，发展了一种大空间气流流场的可视化技术。采用蚊香燃烟示踪气流，激光片光源照亮烟气固体微粒，以显示在不同尺寸模型中不同Ｒｅ数和Ｇｒ数下的流场特征。较好地解决了大面积的恒热流加热的实验技术问题，同时在实现均匀来流、减小烟气扩散等方面也作出了探索；实验获得了十分清晰的模型中的流场可视化照片。两种热缩比模型中的流场的观察结果表明，合理地采用适当尺寸的缩小模型，确实可以在地面消除重力对流动与换热的影响。     

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     

变离心力场中等截面冷却通道的流量计算和实验研究

本文用数值计算得到的数据集，回归出在变离心力场下，等截面管流由于热阻力引起的变密度流流量减少公式，并用热平衡法在旋转试验台上测量了加热条件下通道内的加热量和平均流速．由实验数据集回归出的流量减少公式与数值计算结果相符．     

方腔斜进风对流换热分叉现象的数值研究

数值模拟了二维方腔两顶角狭缝集中斜进风、两底角狭缝集中出风通风方式下的流动与换热。研究表明 :即使是具有对称结构的开口系统 ,其稳定的流型也可能是不对称的 ;斜进风通风方式在进风角度小于一定值时流动存在静态分叉 ,即随计算初场的不同会得到不同的解 ;这种不对称的流动仍具有较好的流场、温度场分布均匀性以及较高的换热能力 ;在工程上对斜进风进行研究时 ,必须用全场分析的方法 ;数值计算结果与可视化实验的结果得到了较好吻合。该研究为空间站舱内的通风换热系统的设计与选择及其工程应用提供一定的依据     

浮法玻璃表面渗锡过程的数值模拟

通过分析浮法玻璃渗锡机理,综合考虑玻璃内部氧活度及锡的氧化还原反应,建立了亚锡离子氧化模型计算亚锡离子转化为锡离子的速率,为两种离子浓度分布的独立预测及渗锡机理的数值方法验证提供了条件.在此基础上,建立了扩散过程的耦合数值模拟方法,同步模拟了两种离子的渗透过程.结果表明：高铁含量玻璃在锡槽的还原性气氛中,氧活度剧变处发生了锡离子的积聚,渗锡分布出现卫星峰,而低铁含量玻璃无该现象.与徐冷法相比,锡槽内采用加热重热温度制度,渗锡量、渗锡深度更高,卫星峰向深度方向迁移.为了控制渗锡量,应减少玻璃在高温区停留时间.     

航天器热控和环境控制生命保障系统热网的优化

为了对航天器热控、环境控制生命保障系统进行减轻质量化研究 ,建立其热网络优化模拟的实验系统 ,研究不同布局下热网络工作特性 ,以寻求热网络中热组件布局对系统质量的影响规律。实验结果表明 :热组件布局方式对系统换热有明显影响 ;热组件的优化布局能使系统质量下降 ,其幅度与平均换热温差有关。实验结果同理论分析及数值模拟结果相吻合。     

室内空气流动过程的模型实验研究

为了分析在不同的进风位置、射流方向以及进风温度条件下,房间壁温对室内空气流动的影响,在缩小模型实验的基础上,利用流动可视化和定量测量相结合的办法测量了不同工况下室内的空气流动形态、速度以及模型整体换热情况。结果表明:壁温恒定时,进风温度的降低引起水平进风方式的自由射流区缩短;垂直进风方式下射流形成的涡的中心位置向壁面靠近;中间垂直进风方式下射流向左侧偏转;右侧垂直进风方式下射流向右侧壁面偏转;同时浮升力引起的自然对流作用增强,换热温差加大,提高了围护结构漏热量。